Скоростная характеристика, соответствующая полной подаче топливного насоса дизельного двигателя, называется внешней скоростной характеристикой двигателя. Таким образом, внешняя скоростная характеристика определяет наибольшие ‘мощности, которые можно получить от данного двигателя при различных частотах вращения коленчатого вала

Ограничительной характеристикой называется зависимость между частотой вращения и максимально допустимой мощностью двигателя при условии обеспечения полной надёжности его работы.

Винтовой характеристикой называется зависимости параметров работы двигателя нагружаемого гребным винтом от частоты вращения.

Дизели имеют преимущество над паровыми двигателями на небольших судах благодаря своей компактности; кроме того, они легче при одинаковой мощности. Дизели расходуют меньше топлива на единицу мощности; правда, дизельное топливо дороже топочного. Расход дизельного топлива можно уменьшить дожиганием отработанных газовДизельные двигатели запускаются гораздо быстрее: их не надо предварительно разогревать. Это очень важное преимущество для портовых судов и вспомогательных или резервных силовых установок.

Цетановое число является наиболее важным физико-химическим показателем качества дизельных топлив. Этот показатель определяет самовоспламеняемость дизельных топлив, т. е. способность их паров воспламеняться без источника зажигания (в определенных условиях). Цетановое число оказывает решающее влияние на легкость пуска и характер работы двигателя. Чем выше цетановое число топлива, тем легче пуск двигателя и мягче его работа. Цетановое число зависит от количества и группового состава углеводородов, входящих в дизельное топливо.

Для дизелей с числом оборотов больше 1000 об/мин применяются мало­вязкие топлива следующих сортов (ГОСТ 4749—49 и 305—42): арктическое дизельное ДА, керосиновой фракции из низкозастывающих нефтей выпу­скается для использования при температуре ниже — 30° С; зимнее дизельное ДЗ облегченного фракционного состава, выпускается для использования при температуре 0 —30° С; летнее дизельное ДЛ, выпускается для исполь­зования при температуре выше 0° С; специальное дизельное ДС, имеет узкий фракционный состав и высокую температуру вспышки.

Для дизелей, имеющих 500—1000 об/мин, применяется топливо средней вязкости одного сорта, которое называется соляровым маслом и является продуктом прямой перегонки в пределах 300—400° С.

Для тихоходных малооборотных дизелей (число оборотов 100— 300 об/мин) применяется высоковязкое топливо трех сортов: ДТ-1; ДТ-2 и ДТ-3, различающееся между собой вязкостью (5,0; 7,5 и 9,0° Е). Указан­ные высоковязкие сорта топлива, или, как их называют, моторные топлива, относятся к разряду тяжелых, вырабатываемых из мазутов разбавлением их керосино-газойлевыми фракциями. Степень разбавления легкими фрак­циями определяется достижением необходимой вязкости моторного топлива. Топливо сортов ДТ-2 и ДТ-3 требует подогрева как в расходных цистернах, так и непосредственно перед форсункой до температуры 50—60° С. Подогрев необходим для снижения вязкости этих сортов топлива до 3—5° Е.

В целях повышения рентабельности эксплуатации судов стали приме­нять в качестве топлива для судовых мощных тихоходных дизелей топорные мазуты с содержанием серы до 5%. Такие топлива требуют тщательной се­парации и фильтрации и подогрева перед двигателем до 90° С. Для умень­шения износа деталей цилиндро-поршневой группы рекомендуется приме­нять смазочные масла со щелочными присадками. При работе дизеля на сернистом мазуте и на смазочном масле с присадками износы цилиндра не превышают износа при работе на дизельном топливе.

Валопровод

К основным действующим внешним нагрузкам следует отнести:

крутящие моменты, передаваемые от двигателя; гидродинамические нагрузки (упор и боковая сила), связанные с

работой гребного винта;

вес валов и гребных винтов;

силы потока, воздействующие на наклонные валы (силы Магнуса);

силы, возникающие в результате неуравновешенности гребных винтов;

нагрузки от деформации корпуса и расцентровки валопроводов;

поперечные силы инерции, возникающие при качке судна.

В наиболее тяжелых условиях находятся валопроводы морских судов,

работающие в условиях изменяющихся во времени нагрузок при движении на

волнении и коррозионного воздействия морской воды.

При работе на гребной винт (ГВ) режим главного двигателя подчиняется прямому силовому действию ГВ, т.е. развиваемая мощность ГД на различных режимах работы соответствует мощности, потребляемой ГВ. В этом случае двигатель работает по так называемой винтовой характеристике.

В установках с гребным винтом фиксированного шага (ВФШ) изменение режима работы двигателя в обычных эксплуатационных условиях осуществляется непосредственно путем управления и регулирования двигателя за счет изменения подачи топлива. При этом жесткая связь работы ГД и ГВ их совместная согласованность, определяет режим работы ГД и ограничивает его возможности полного использования номинальной мощности в различных изменяющихся условиях плавания судна. Такая связь ГД с ВФШ в зависимости от эксплуатационных условий судна, когда существенно меняется сопротивление его движению (изменение осадки, мелководье, штормовые условия, обрастание корпуса и ГВ и др.), приводит к режимам работы ГД на гидродинамически «тяжелый» или «легкий» винт, а также значительно сужает маневренные качества судна.

Применение ВРШ во многом снимает вышеуказанные недостатки ВФШ за счет того, что изменение нагрузки двигателя в установках с ВРШ может осуществляться не только за счет изменения подачи топлива, а также путем воздействия на шаг винта. Это значительно расширяет область эксплуатационных режимов энергетической установки, увеличивает возможность полного использования номинальной мощности ГД, улучшает маневренное качества судна, компенсирует влияние внешних факторов на характеристику винта и исключает режимы работы в области «тяжелого» винта.

Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного количества воздуха в горючей смеси к теоретически необходимому для ееполного сгорания. В дизелях коэффициент избытка воздуха всегда больше единицы и в зависимости от нагрузки изменяется в пределах 1,3—5.

Как известно, КПД определяется как отношение полезной мощ- ности к затраченной. Здесь полезной является мощность, расходуемая на при- ведение судна в движение. Она равна произведению движущей силы (упора) на скорость судна. Тратится же мощность только на разгон струи, т.е. увеличение ее кинетической энергии. Поступь грубного винта - характеристика режима работы гребного винта, равная расстоянию, проходимому им в воде за один оборот.Если бы гребной винт вращался в твердой среде, то его поступь равнялась бы геометрическому шагу. В воде поступь гребного винта меньше этой величины и зависит от сопротивления воды движению корабля (судна).Разность между геометрическим шагом и поступью гребного винта называется скольжением. Скольжение –

 если бы винт вращался в твердом теле, как в неподвижной гайке, то за один оборот онперемещался бы вдоль оси на расстояние, равное шагу винта. При вращении винта в воде последняя отбрасывается винтом назад, вследствие чего за один оборот винта судно подвигается вперед на величину,меньшую шага винта. Отношение разности между шагом винта и действительным поступательным егодвижением к шагу винта, выраженное в процентах, и называется скольжением винта.

Двигатель, работающий на винт, не является независимым: его мощность может изменяться только по винтовой характеристике Nе(n), которая определяет для него величину противодействующего момента. Чтобы установить режимы совместной работы винта и двигателя, необходимо наложить винтовые характеристики на характеристики двигателя (рис. 5.13). Если винтовая характеристика для расчетного режима плавания (кривая I) проходит через точку Н с координатами Nе.н и nн, то гребной винт соответствует двигателю. С ростом сопротивления из-за увеличения осадки судна, обрастания корпуса, волнения и тому подобного изменяется винтовая характеристика (кривая II), поэтому при нормальной эксплуатации двигателя, не допускающей его загрузку выше верхней ограничительной характеристики, взаимосвязь между винтом и двигателем будет наблюдаться в точке Т. В рассматриваемом случае винт становится гидродинамически «тяжелым». При тяжелом винте частота вращения nт двигателя меньше номинальной. С уменьшением сопротивления судна винт оказывается гидродинамически «легким». Винтовая характеристика (кривая III), построенная для этого варианта, пересечет регуляторную характеристику двигателя в точке Л, которой соответствует частота вращения nл, равная или несколько больше номинальной. Как видно из рис. 5.13, всякое несоответствие винта двигателю связано с уменьшением располагаемой мощности двигателя и приводит к снижению скорости судна. Согласованность винта и двигателя окончательно проверяется при натурных (скоростных) испытаниях судна. Практически следует считать, что винт согласован с двигателем, если двигатель при работе на винт развивает номинальную мощность при частоте вращения, которая отличается от номинальной не более чем на 1   3%. Для согласования винта с двигателем корректируется его шаговое отношение: для «легкого» винта - увеличивается, а для «тяжелого» - уменьшается Н/D. Обычно гребные винты проектируют несколько облегченными по сравнению с требуемыми для идеальных условий эксплуатации (при этом имеют в виду, что по мере обрастания корпуса и увеличения сопротивления в реальных эксплуатационных условиях винт становится «тяжелее» и более соответствует главному двигателю).

Динамические характеристики двигателя представляются графиками, выражающими зависимость коэффициентов уравнения от скоростного режима двигателя. Для этого необходимо располагать частичными и винтовыми характеристиками ДВС. Сопоставление последних позволит установить точки возможных установившихся режимов работы, в которых методами математического анализа можно определить величины коэффициентов уравнения двигателя на любом из режимов.

ОСНОВНЫЕ ДОПУЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В РАСЧЕТНОМ ЦИКЛЕ ГРИНЕВЕЦКОГО- МАЗИНГА

Рабочее тело – смесь переменного состава, состоящая из воздуха и продуктов полного сгорания топлива.

Процессы сжатия и горения - расширения политропные, происходящие при неизменной массе рабочего тела (утечки через неплотности цилиндра отсутствуют).

Реальный подвод теплоты к рабочему телу от сгорания топлива заменен условными процессами при постоянном объеме ( v = const ) и постоянном давлении (p = const ).

Реальные процессы наполнения цилиндра воздухом и выпуска отработавших газов (процессы газообмена) заменены изохорами (v = const ).

Теплоемкость рабочего тела считается зависящей от текущих состава рабочего тела и его температуры, но принимается средней в пределах участка цикла.

При теплотехническом контроле обслуживающий персонал судоходных компаний определяет:

частоту вращения коленчатого вала дизеля,

температуру выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором,

температуру воздуха, поступающего в дизель,

температуру охлаждающей воды на выходе из дизеля,

температуру смазочного масла на входе в дизель, 

давление смазочного масла на выходе из дизеля и после фильтра,

давление наддува,

давление сжатия и максимальное давление цикла, 

время расходования топлива в объеме мерного бака,

плотность топлива и его температуру;

по расходу топлива и температуре выпускных газов определяет эффективную мощность дизелей;

проверяет газораспределение и качество работы топливной аппаратуры дизеля;

выполняет анализ показателей, полученных при теплотехническом контроле;

сравнивает полученные данные с паспортными

и в случае обнаружения значительных отклонений подготавливает мероприятия по устранению недостатков в работе дизеля.

Все измерения контролируемых величин выполняют не раньше чем через 1 ч после пуска холодного дизеля. По требованиям международной конвенции по безопасности SOLAS-74 измерения величин проводят 3 раза в течение 30 мин при работе дизеля на номинальной частоте вращения вала при движении судна по прямому глубоководному плесу с полной грузовой или среднеэксплуатационной осадкой. Глубина фарватера при этом должна превышать среднюю осадку судна не менее чем в 6—8 раз, а скорость ветра должна быть не более 3 баллов (3,4—5,2 м/с). Контрольные измерения величин для буксирных теплоходов и толкачей могут быть проведены и на швартовах с упором судна в стенку при глубине под кормовой частью, превышающей его среднюю осадку не менее чем в 4 раза. Теплотехнический контроль дизелей с частотой вращения коленчатого вала свыше 750 мин^-1 проводят по сокращенной программе и он обычно сводится к контрольным измерениям частоты вращения вала, расхода топлива, температуры и давлений газов, воды, смазочного масла.

В случае, когда главные или вспомогательные двигатели не оборудованы индикаторными кранами и приводами или когда отсутствуют требуемые для измерения индикаторной или эффективной мощности приборы, как, например, индикатор или торсиометр, вольтметр и амперметр, определение мощности при регулировке или проверке нагрузки двигателя на судне возможно так называемым косвенным методом; этот метод применим при наличии данных стендовых или приемосдаточных судовых испытаний двигателя, и он дает хорошие результаты при точном соблюдении заводской регулировки газораспределения, расхода топлива, а также надлежащего содержания газовыпускных трубопроводов, утилизационных котлов, искрогасителей, обеспечивающих наименьшее противодавление отработавших газов.

Косвенный метод позволяет определять эффективную и индикаторную мощность двигателя, ограничиваясь измерениями часового расхода топлива, частоты вращения двигателя, температуры отработавших газов (при бездымном сгорании) и противодавления на выпуске.

Приведенные технико-экономические показатели работы двигателя ие связаны между собой какой-либо расчетной зависимостью с мощностью двигателя, а представляют качественную сторону термодинамического процесса, который можно установить только экспериментальным путем на работающем двигателе.

Кроме того, определение эффективной мощности можно проводить по показаниям пиметра; мощность двигателя можно установить по положению рейки или регулировочной тяги топливного насоса или рукоятки - маховичка поста управления.

СЭУ являеся составной частью судна, и поэтому тип судна и его параметры оказывают влияние на состав и параметры СЭУ. Это влияние опр. Требованиями к СЭУ различных судов, составом и параметрами потребителей энергии, режимами и условиями эксплуатации судов. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к СЭУ, тип судна определяет число ГД и движителей, место расположения СЭУ, нагрузку СЭС, вспомогательной котельной и водоопреснительной установок, наличие вспомогательных мех-мов и систем спец. назначения.

Газообменом называется совокупность процессов выпуска и впуска, обеспечивающих смену рабочего тела. Качество очистки цилиндра от отработавших газов и эффективность наполнения его свежим зарядом определяют показатели рабочего процесса двигателя. В действительном цикле начало и конец процессов газообмена (впуска и выпуска) не соответствуют началу и концу тактов впуска и выпуска.

Процессы газообмена взаимосвязаны друг с другом и оказывают существенное влияние на другие процессы, происходящие в действительном цикле. Например, создание направленного движения заряда в цилиндре путем профилирования и расположения впускных каналов в головке цилиндров способствуют улучшению смесеобразования и сгорания. Для повышения эффективности газообмена необходимо обеспечить возможно большую пропускную способность проходных сечений клапанов, называемую «время – сечение». Графически она представляет площадь под кривой текущей площади проходного сечения клапана между мертвыми точками в зависимости от времени. Работа газообмена (насосные потери) в двигателях без наддува и при газотурбинном наддуве отрицательна. При применении приводного компрессора работа газообмена положительна, однако возрастают затраты его на привод.

При наддуве в четырехтактном ДВС воздух или топливовоздушная смесь нагнетается в цилиндр компрессором, а не под воздействием разрежения, как в двигателе без наддува. При установке во впускной системе охладителя наддувочного воздуха после компрессора ее сопротивление возрастает, но при этом растет массовое наполнение цилиндра

Для более совершенной продувки и зарядки цилиндра воздухом впускной и выпускной клапаны на протяжении 50—100° поворота кривошипа коленчатого вала открыты одновременно. Это так называемое «перекрытие» клапанов обеспечивает хорошую очистку цилиндров от продуктов сгорания топлива и более полное заполнение рабочего объема воздухом, а также охлаждение днища поршня и выпускных клапанов потоком холодного воздуха. Качество очистки цилиндра от отработавших газов оценивается коэффициентом остаточных газов, который представляет собой отношение количества оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла газов к величине поступившего в цилиндр свежего воздушного заряда

Винт и корпус судна находятся в сложном гидродинамическом взаимодействии. Сущность его заключается в следующем:

- на винт, работающий за корпусом, набегает поток воды, возмущенный движением корпуса, в результате чего гидродинамические характеристики винта изменяются по сравнению с их значениями в свободной воде;

- работающий винт изменяет величины давлений и касательных напряжений на поверхности кормовой оконечности корпуса, в результате чего изменяется сопротивление воды движению судна.

Следовательно, гидродинамические характеристики одного и того же гребного винта, работающего в свободной воде и за корпусом судна, будут различны, а сопротивление воды движению судна в присутствии работающего гребного винта будет отличаться от его буксировочного сопротивления.

При движении судна часть окружающей его воды увлекается в направлении движения, образуя попутный поток Попутный поток за корпусом судна имеет в разных точках различное значение и направление, т.е. гребной винт работает в неравномерном поле скоростей, которое характеризуется осевыми, окружными и радиальными составляющими скорости попутного потока. При определении характеристик винта, как правило, учитывают только осевой попутный поток.

Из-за наличия попутного потока осевая скорость винта оказывается ниже скорости судна. Коэфф попутного потока - Отношение скорости попутного потока к скорости судна

Основными частями автоматического прибора являются:

датчик;

регулирующий орган;

исполнительный механизм;

задающий элемент.

Датчик (чувствительный элемент) воспринимает изменение регулируемой или контролируемой величины температуры, давления, уровня жидкости. Он представляет собой сильфон, мембрану, упругий элемент и т. п.

Регулирующий орган по сигналу датчика осуществляет регулирование поступления вещества (хладагента в испаритель) или подачу энергии в регулируемый орган (например, включение электродвигателя).

Исполнительный механизм соединяет датчик и регулирующий орган. Он реагирует на импульсы, создаваемые датчиком. Исполнительные механизмы могут быть прямого и непрямого действия. Последние имеют промежуточные элементы, усиливающие импульсы и передающие их прибору регулирования.

Задающий элемент (задатчик) служит для настройки прибора на заданное значение регулируемой величины.

В зависимости от системы регулирования различают приборы позиционного (релейного) и пропорционального действия.

Из позиционных приборов самыми распространенными являются приборы двухпозиционного действия по принципу «включено – отключено», когда регулирующий орган может занимать только одно из крайних положений. Например, в реле давления регулирующим органом являются контакты, которые могут быть только разомкнуты или замкнуты. Существуют промежуточные позиционные системы, благодаря которым элементы холодильной установки работают с определенной производительностью или полностью отключаются.

В приборах пропорционального (статического) действия каждому отклонению параметра соответствует определенное положение регулирующего органа, то есть действие этих приборов пропорционально отклонению параметра от заданной величины.

Схема импульсного газотурбинного наддува дизелей с прямоточно-клапанной схемой газообмена применена в дизелях фирм Бурмейстр и Вайн, Сторк, Мицубиси. Отработавшие газы из цилиндра по короткому выпускному трубопроводу небольшого сечения поступают к сопловому аппарату газовой турбины.

Центробежный компрессор, приводимый в движение турбиной, подает воздух в ресивер через охладитель наддувочного воздуха, где воздух охлаждатся забортной водой. Благодаря раннему открытию выпускных клапанов и использованию энергии импульсов достаточное воздухоснабжение обеспечивается на всех режимах работы дизеля. При пуске ротор турбокомпрессора начинает раскручиваться под действием импульсов отработавшего пускового воздуха, выходящего через выпускные клапаны. Однако при повышенном давлении наддува импульсная система наддува утрачивает свои преимущества перед изобарной.  При создании новых конструкций дизелей с повышенным давлением наддува применима схема одноступенчатого газотурбинного наддува с изобарной системой подвода газов к турбине. При повышенном давлении наддува такая схема имеет больше преимуществ перед импульсной благодаря упрощению системы подвода газов к турбине, повышению КПД турбокомпрессора и индикаторного КПД дизеля. Повышение КПД турбокомпрессора достигается благодаря постоянному расходу газов на лопатки соплового аппарата, в результате чего уменьшаются потери, имеющиеся при импульсном подводе газов к турбине. Индикаторный КПД повышается вследствие совершенствования топливоподачи, а также более позднего открытия выпускного клапана.  Схема комбинированного наддува с дополнительным сжатием воздуха в поршневых приводных компрессорах применена в дизелях Гетаверкен с прямоточно-клапанной схемой газообмена и изобарной системой подвода газов к турбине. Выпускные патрубки всех цилиндров подсоедены к одному общему выпускному трубопроводу, откуда газы при постоянном давлении поступают к газовой турбине. Наддувочный воздух после сжатия в центробежном компрессоре и охлаждения в охладителе наддувочного воздуха дополнительно сжимается в поршневом компрессоре и подается в ресивер. Поршневые компрессоры приводятся в движение от крейцкопфов цилиндров. Благодаря дополнительному сжатию воздуха в поршневых компрессорах обеспечивается достаточное для продувки и наполнения цилиндров давление наддувочного воздуха на всех режимах работы дизеля, в том числе режимах пуска и малых нагрузках. Схема наддува двухтактных дизелей ФИАТ примерно аналогична рассмотренной, однако в отличие от нее в данной схеме предусмотрено двухступенчатое охлаждение наддувочного воздуха. После сжатия в поршневых компрессорах воздух дополнительно охлаждается забортной водой в охладителе второй ступени и подается в ресивер. Двухступенчатое сжатие и охлаждение наддувочного воздуха обеспечивают надежное воздухоснабжение цилиндров на всех режимах работы дизеля. В схеме наддува дизеля Зульцер РД предусмотренимпульсный подвод газов к турбине. Выпускные патрубки цилиндров снабжены заслонками, предотвращающими потерю заряда в начале сжатия и потерю наддувочного воздуха из-за укороченного тронка при верхнем положении поршня. 

Bi = Расход топлива на дизель определяется с помощью специальных тарированных мерных баков, расходомеров или расходных цистерн, оборудованных шкалой тарировки.

Обобщенным критерием оценки различных рабочих колес центробежных и осевых насосов принято считать так называемый коэффициент быстроходности насоса ns. Коэффициентом быстроходности принято называть частоту вращения рабочего колеса, мин-1, которое геометрически подобно рассматриваемому колесу насоса и при подаче жидкости Q = 75 л/с обеспечивает напор H=1 м. Значение коэффициента быстроходности ns находят из зависимостей (2.62) и (2.63), подставив в них Н=1 м и Q=0,075 м3/с Тогда  

где Qопт — подача в оптимальной точке характеристики насоса, м3/с; Hопт — напор в оптимальной точке характеристики насоса, м; п — частота вращения, мин-1.

В четырехтактных дизелях, чтобы обеспечить лучшее наполнение цилиндра свежим воздухом и осуществить продувку цилиндра, впускной клапан начинает открываться заблаговременно— еще тогда, когда кривошип вала на угол А не дошел до своего верхнего вертикального положения. Это опережение открытия впускного клапана обеспечивает его полное открытие к в.м.т. Запаздывание закрытия впускного клапана предусматривают для того, чтобы в конце хода наполнения клапан был бы еще достаточно открыт и обеспечивал проход воздуха в цилиндр по инерции и тогда, когда поршень начнет двигаться вверх (дозарядка). Опережение открытия выпускного клапана уменьша-

ет работу на выталкивание отработавших газов поршнем. Период очистки рабочего цилиндра разделяется на выпуск газов при открывшемся выпускном клапане за счет их избыточного давления и выталкивание газов поршнем при его движении от н.м.т. к в.м.т. Опережение открытия выпускного клапана делается таким,чтобы выпуск закончился до прихода поршня в н.м.т. и выталкивание протекало с меньшим противодавлением газов на поршень.

Запаздывание закрытия выпускного клапана обеспечивает более полную очистку цилиндра от остаточных газов. Так как впускной клапан открывается с опережением, а выпускной закрывается с запаздыванием, то во время поворота кривошипа на дуге оба клапана открыты одновременно, что обеспечивает продувку цилиндра и очистку его от газов.

Ограничительная характеристика назначается та­ким образом, чтобы при работе двигателя на принадлежащих ей режимах обеспечивалось сохранение его тепловой и механической напряженности на уровне, не превышающем уровень напряженности на номинальном режиме. В эксплуатации важно следить за тем, чтобы режимы работы двигателя находились в пределах зоны, ограниченной этой характеристикой. Для двигателей без наддува ограничительной характеристикой может служить характеристика Ne = const или Pе = const . В этом случае при любой частоте вращения среднее эффективное или среднее индикаторное давление рабочего цикла не должно выходить за пределы значений, установленных для номинального режима. Об уровне тепловой и механической напряженности в первом приближении, при отсутствии индикаторного привода, можно судить по температурам выпускных газов и максимальным давлениям цикла, которые также должны укладываться в пределы номинального режима. Характеристика Pе = const не может быть использована в качестве ограничительной для временных двигателей, имеющих высокую степень наддува. Причина заключается в том, что при снижении частоты вращения уменьшается давление выпускных газов и падает подача газотурбокомпрессоров поступает меньше воздуха и как следствие увеличиваются тепловые нагрузки на детали ЦПГ. Поэтому при снижении скоростного режима требуется уменьшать подачу топлива и переходить на режимы более низких Ре.

Крутильные колебания – это такие колебания системы, при которых все её точки совершают движения переменного направления по дугам окружностей вокруг неподвижной оси. Возникающие при этом в валопроводе знакопеременные напряжения в некоторых случаях могут превысить передел усталости материала вала и вызвать его разрушения, а также быть причиной поломки муфт, зубчатых колёс редуктора и других, связанных с ними, деталей. Вибрации двигателей и отдельных конструкций корпуса судна также могут быть следствием крутильных колебаний валопровода. Источником крутильных колебаний служат переменные крутящие моменты, действующие в отдельных элементах валопровода: кривошипы коленвала ДВС, гребной винт и пр.

Конечная цель расчёта – определение напряжений в валопроводе при резонансе. Т.е. при совпадении частот вынужденных колебаний с одной из частот собственных колебаний валопровода.

На продолжительность периода задержки воспламенения и на характер процесса сгорания влияют физические и химические свойства топлива; температура и давление воздуха в период впрыска топлива; характер и интенсивность вихревого движения воздуха в камере сгорания; характеристика работы топливоподаю-щей аппаратуры; конструкция камеры сгорания; угол опережения начала впрыска топлива; нагрузка и число оборотов коленчатого вала дизеля. Физические и химические свойства топлива. На продолжительность периода задержки воспламенения наибольшее влияние оказывает химический состав топлива. Наличие в топливе парафиновых углеводородов уменьшает период задержки воспламенения и создает условия для более плавного протекания процесса сгорания. Из физических свойств топлива на процесс сгорания влияет вязкость, поверхностное натяжение и испаряемость. Период задержки воспламенения можно уменьшить, понизив температуру самовоспламенения топлива, зависящего от цетано-вого числа топлива. Давление и температура сжатого воздуха. Повышение давления и особенно температуры воздуха в момент впрыска топлива сокращает продолжительность периода задержки воспламенения. Вихревое движение воздуха в камере сгорания. Характер и интенсивность вихревого движения воздуха в камере сгорания оказывают значительное влияние на процесс сгорания. Объясняется это тем, что смесеобразование в дизеле происходит почти одновременно со сгоранием. Поэтому для эффективного сгорания топлива необходимо создание такого вихревого движения воздуха, при котором возможно хорошее смесеобразование во всем объеме камеры сгорания. Вихревое движение воздуха способствует переносу паров топлива в зону, богатую кислородом, и уносу продуктов сгорания из зон, где происходят реакции. Образование вихревого движения в дизелях во время процессов впуска и сжатия достигается применением различного типа камер сгорания и специальных устройств. Влияние топливоподающей аппаратуры. От конструкции топливоподающей аппаратуры зависит дальнобойность факела, качество распыливания топлива и равномерность распределения капель по всему объему камеры сгорания. На протекание процесса сгорания в известной мере влияет продолжительность впрыска топлива (кривая 5 на рис. 60), которая определяется конструкцией топливоподающей аппаратуры. Требования к топливоподающей аппаратуре зависят от типа камеры сгорания. Камера сгорания. Конструкция и тип камеры сгорания существенно влияют на смесеобразование и процесс сгорания в дизеле. Типы камер сгорания, применяемые в быстроходных дизелях и их влияние на процесс смесеобразования и сгорание рассмотрены в гл. XI. Угол опережения начала впрыска топлива. При слишком большом угле опережения начало впрыска топлива в камеру сгорания происходит при сравнительно небольшом давлении и низкой температуре, что приводит к увеличению периода задержки воспламенения. К началу фазы быстрого сгорания в цилиндре скапливается большая доза испарившегося топлива, которое воспламеняется, что вызывает чрезмерно жесткое протекание процесса сгорания. При этих условиях не удается получить высокую эффективность процесса. При малом угле опережения начала впрыска процесс сгорания происходит во время процесса расширения, и большая часть топлива сгорает в фазе догорания, которая в связи с этим удлиняется. В этом случае показатели работы дизеля резко ухудшаются, поршень, головка цилиндров и цилиндры перегреваются, а температура отработавших газов повышается. Наивыгоднейший угол опережения начала впрыска выбирается экспериментально. Он зависит от типа камеры сгорания, степени сжатия, сорта топлива, работы топливоподающей аппаратуры и числа оборотов двигателя. Изменение нагрузки двигателя и состава рабочей смеси. В дизеле из-за неравномерного распределения рабочей смеси по объему камеры сгорания процесс сгорания может происходить при больших средних значениях коэффициента избытка воздуха. По этой же причине не представляется возможным получить полное сгорание топлива при коэффициенте избытка воздуха, близком к единице. Признаками ухудшения процесса сгорания при уменьшении коэффициента избытка воздуха являются наличие дыма в отработавших газах, резкое ухудшение экономичности и перегрев дизеля. Наименьшие значения коэффициента избытка воздуха и соответственно наибольшая мощность, которую двигатель может развивать, зависят от ряда факторов. В автомобильных четырехтактных дизелях в настоящее время достигнуты наименьшие значения а = 1,25 -=- 1,4. При снижении нагрузки, поскольку в дизеле регулируется только количество подаваемого топлива, коэффициент избытка воздуха увеличивается. При неизменном угле опережения начала впрыска процесс сгорания заканчивается ближе к в. м. т., что улучшает использование теплоты и повышает индикаторный к. п. д. двигателя. В некоторых конструкциях дизелей (например, в двухтактных дизелях ЯАЗ) уменьшают угол опережения впрыска, чтобы при снижении нагрузки впрыск топлива происходил в среду с более высокой температурой. Изменение числа оборотов. Из анализа факторов, влияющих на процесс сгорания, следует, что длительность фаз eiи ей по углу поворота коленчатого вала должна по возможности оставаться неизменной, независимо от числа оборотов коленчатого вала. Это означает, что время, отводимое на обе фазы, при увеличении числа оборотов необходимо по возможности сокращать. При увеличении числа оборотов условия протекания процессов смесеобразования и сгорания изменяются. Этому способствуют усиление вихревого движения воздуха и изменение условий работы топливоподающей аппаратуры. В случае повышения числа оборотов меняются также температура и давление конца сжатия вследствие уменьшения давления впуска ра и изменяющихся условий теплообмена в процессе сжатия.

Нетателя совпадает с характеристикой двигате

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ

-ния наддува, числа оборотов турбокомпрессора и температуры выхлопных газов.

Последовательная работа

Включение насосов последовательно на практике встречается очень редко.Последовательная работа насосов используется для увеличения значения напоров (H) при одинаковом расходе (Q), и предполагает включение двух или более насосов в режим, когда все они перекачивают жидкость ступенчато в один и тот же напорный трубопровод. На (Рис. 1) показан пример последовательного подключения двух насосов и их общая напорная характеристика.

Всякий многоступенчатый насос может бить представлен как несколько последовательно включенных одноступенчатых насосов. С той лишь разницей, что в многоступенчатом насосе невозможно отключение ступени, хотя часто для регулирования это необходимо. При последовательном подключении двух и более насосов неработающий насос создает дополнительное сопротивление в системе, для уменьшения этого сопротивления устанавливается байпас, а на нем обратный клапан. Целесообразность последовательного включения нескольких насосов необходима, если характеристика внешней сети очень крутая. Насосы при таком включении могут располагаться как рядом друг с другом, так и на значительном удалении. В случае последовательной работы насосов могут возникать проблемы связанные с кавитацией, когда недостаточный подпор и турбоэффектом, когда первый насос раскручивает рабочее колесо второго, в результате этого могут выйти из строя оба насоса. Когда применяется последовательное подключение двух и более насосов, следует обращать внимание на максимальное рабочее давление последующего насоса, ибо к входному давлению (Н1) добавляется давление, создаваемое вторым насосом (Н2). Полученное таким образом общее давление не должно превышать максимальное рабочее давление насоса. Максимальное рабочее давление можно посмотреть в каталогах заводов производителей или в технических характеристиках используемых насосов. Оно учитывает прочность корпуса, резиновых кольцевых уплотнений и механического торцевого уплотнения. Следует обращать внимание и на параметры запорной арматуры применяемой в системе, так как она подвергается гидравлическим ударам и должна иметь повышенную прочность. Трубопроводы, соединяющие последовательно работающие насосы, должны иметь как можно меньше соединений и крутых поворотов. Когда два насоса соединяются последовательно (друг за другом) их напор суммируются. Если подача равна нулю, то напор от двух одинаковых по параметрам насосов удваивается. Если подача двух последовательно включенных насосов осуществляется без напора, то два насоса не обеспечат большую подачу, чем один насос.

Параллельная работа насосов

Если система имеет по времени постоянно меняющийся расход или когда требуется установка резервного насоса, то в таких случаях применяется параллельное включение центробежных насосов. Самым простым примеров параллельной работы насосов являются сдвоенные насосы, которые применяются в системах отопления. При работе насосов параллельно на напорном патрубке также необходимо устанавливать обратные клапана, для избегания обратного протока жидкости. В сдвоенных насосах функцию обратного клапана выполняет перекидной шибер. Если параллельно включено несколько насосов, то их расходы (Q) суммируются.

В параллельной схеме работы максимальная подача удваивается при нулевом напоре, если одновременно работают два насоса одинаковой мощности. Если взять другую крайнюю точку, когда подача равна нулю, то два работающих насоса включенных параллельно не смогут обеспечить напор больше, чем один насос.

Различные причины применения нескольких параллельно включенных насосов:

Эксплуатация основного и резервного насоса. В случае неисправности основного насоса в работу включается резервный насос.

Эксплуатация основного и пикового насоса. Когда основной насос не справляется с возрастающей нагрузкой, происходит включение пикового насоса.

Снижение эксплуатационных затрат при изменении нагрузки. Параллельная работа позволяет разделить объем подачи и снизить затраты.

Если в параллель работают два насоса с разными напорами, то мене мощный насос необходимо отключит, при достижении величины напора находящегося вне его рабочей характеристики. Или на более мощном насосе уменьшают напорную характеристику путем регулирования. При этом КПД более мощного насоса будет снижаться.

мини­мально допустимая степень сжатия, выбираемая из условия надежного пуска из холодного состояния, достаточно высока. Поэтому на выбор степени сжатия влияют те факторы, от которых зависят Р и Т в конце сжатия (условия теплообмена, размеры двигателя и тип камеры сгорания)

Сильный нагрев деталей дизеля требует интенсивного охлаждения их водой, температура которой должна быть достаточно высокой во избежание появления трещин в блоке, цилиндровых втулках, крышках цилиндров и корпусе турбонагнетателя.

Необходимый теплоотвод от нагретых поверхностей двигателя можно достигнуть либо увеличением разности тем-р воды Т = Т в.вых - Т в.вх , либо увеличением ее расхода. Большинство дизелестроительных фирм рекомендуют для МОД Т = 5 – 7 гр.С, для СОД и ВОД т = 10 – 20 гр.С. Ограничение перепада тем-р воды вызвано стремлением сохранить минимальные температурные напряжения цилиндров и втулок по их высоте. Интенсификация теплоотдачи осуществляется благодаря большим скоростям движения воды.

При охлаждении забортной водой максимальная тем-ра 50 гр .С. Лишь замкнутые системы охлаждения позволяют использовать преимущества высокотемпературного охлаждения. При повышении тем-ры охл. воды уменьшаются потери на трение в поршневой группе и несколько увеличивается эфф. мощность и экономичность двигателя, при увеличении Тв температурный градиент по толщине втулки уменьшается, снижаются и тепловые напряжения. При уменьшении тем-ры охл. воды усиливается химическая коррозия из-за конденсации на цилиндре серной кислоты, особенно при сжигании сернистых топлив. Однако, есть ограничение тем-ры воды по причине ограничения тем-ры зеркала цилиндра (180 гр. С) и ее дальнейшее повышение может привести к нарушению прочности масляной пленки, ее исчезновению и появлению сухого трения. Поэтому большинство фирм ограничивают тем-ру пределами 50 -60 гр. С и лишь при сжигании высокосернистых топлив допускается 70 -75 гр. С.

Системой охлаждения отводится около 33 % тепловой энергии, содержащейся в используемом топливе. Уже на заре развития двигателей внутреннего сгорания начались поиски путей преобразования хотя бы части теплоты, отводимой в систему охлаждения, в эффективную мощность двигателя. В то время широко и достаточно эффективно применялся паровой двигатель с теплоизолированным цилиндром и поэтому, естественно, стремились применить этот метод теплоизоляции и для двигателя внутреннего сгорания. Опыты в этом направлении проводили крупные специалисты, такие, например, как Р. Дизель. Однако в ходе опытов выявились значительные проблемы.

В применяемом в двигателях внутреннего сгорания кривошипном механизме давление газов на поршень и сила инерции поступательно-движущихся масс прижимают поршень к стенке цилиндра, что при высокой скорости поршня требует обеспечения хорошего смазыванияя этой трущейся пары. Температура масла при этом не должна превышать допустимых границ, что ограничивает в свою очередь температуру стенки цилиндра. Для современных моторных масел температура стенки цилиндра не должна быть выше 220 °С, в то время как температура газов в цилиндре при сгорании и ходе расширения на порядок выше, и цилиндр по этой причине необходимо охлаждать.

8— 12% тепла, выделяемого в цилиндрах дизеля, отводится с охлаждающей водой, 6—10%—с маслом, а 4—6%—с водой, охлаждающей наддувочный воздух.

Основными факторами, определяющими конвективный теплообмен, являются температурный напор и коэффициент теплопередачи. Температурный напор - усредненная по площади поверхности нагрева разность температур между греющей и нагреваемой средами, зависит от взаимного направления их движения. Движение греющей и нагреваемой сред параллельно навстречу друг другу называют противоточным, а в одну сторону - прямоточным. Перпендикулярное направление движения одного из потоков сред по отношению к направлению движения другой среды называют перекрестным током. Применяют также элементы поверхностей нагрева с комбинированными прямоточным и противоточным, а также с параллельным и перекрестным движениями сред.

Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от

начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и

теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя.

Величина коэффициента теплопередачи определяется интенсивностью процессов передачи теплоты от первичного теплоносителя к поверхности теплообмена и от нее – к вторичному теплоносителю. Интенсивность этих процессов характеризуется величиной коэффициента теплоотдачи, представляющим собой количество теплоты, переданное (или полученное) через единицу площади за единицу времени от теплоносителя к поверхности теплообмена (или от поверхности теплообмена к теплоносителю) при разности температур между теплоносителем и поверхностью теплообмена в 1 градус.

Индикаторные показатели. К инди­каторным показателям двигателя отно­сятся показатели, характеризующие ра­боту газов внутри цилиндра: сред­нее индикаторное давление рь индика­торная мощность Nh индикаторный удельный расход топлива g; и индика­торный КПД 

Действительное среднее индикаторное давление определяют с учетом ре­альных процессов в двигателе (реаль­ной индикаторной диаграммы) и затрат на вспомогательные процессы газооб­мена (выпуск и впуск):

Где   - потери давления в процессе газообмена

Механические потери. Часть инди­каторной мощности двигателя затра­чивается на преодоление механичес­ких потерь — внутренних потерь и по­терь на привод компрессора или про­дувочного насоса,. К внутренним потерям относятся потери мощности на преодоление всех видов механичес­кого трения в КШМ (в цилиндропор-шневой группе, подшипниках колен­чатого вала и т.д.), на газообмен, на привод вспомогательных механизмов (вентилятор, генератор, топливный, водяной и масляный насосы и др.), а также вентиляционные потери, обус­ловленные движением деталей при больших скоростях в среде воздушно-масляной эмульсии и воздуха.

Среднее давление механических по­терь рм можно представить в виде суммы средних давлений потерь на трение рТ, газообмен рг, привод вспо­могательных механизмов рвм и комп­рессора рк, а также вентиляционных потерь рв, т. е.

Эффективные показатели. К эффек­тивным показателям двигателя отно­сятся среднее эффективное давление ре, эффективная мощность Ne, эффектив­ный КПД   и эффективный удельный расход топлива ge.

Среднее эффективное давление ре — условное постоянное давление в ци­линдре двигателя, при котором работа, производимая в них за один такт, рав­нялась бы эффективной работе за цикл. Единица измерения ре — МПа.

Среднее эффективное давление ре, характеризующее полезную работу, по­лучаемую за один цикл с единицы ра­бочего объема цилиндра, можно пред­ставить как отношение эффективной работы Leдвигателя за один цикл к ра­бочему объему цилиндра Vh.

Среднее эффективное давление ре можно также представить как разность между средним индикаторным давле­нием Pi и средним давлением механи­ческих потерь рм

 

Эффективная мощность Ne — мощ­ность двигателя, снимаемая с коленча­того вала на полезную работу. Эта мощ­ность передается через трансмиссию на ведущие колеса. Эффективная мощ­ность меньше индикаторной на вели­чину мощности, затрачиваемой на пре­одоление механических потерь, NM.

Эффективный удельный расход топ­лива ge. Если известны эффективная мощность Ne и количество израсходо­ванного топлива GT9 то эффективный удельный расход топлива, г/(кВт • ч), вычисляют по формуле

Выбор режима охлаждения.

Для современных двигателей характерен высокий уровень тепловой напряженности ЦПГ, обусловленный форсировкой их рабочего процесса. Это требует технически грамотного ухода за системой охлаждения. Необходимый теплоотвод от нагретых поверхностей двигателя можно достигнуть либо увеличением разности тем-р воды Т = Т в.вых - Т в.вх , либо увеличением ее расхода. Большинство дизелестроительных фирм рекомендуют для МОД Т = 5 – 7 гр.С, для СОД и ВОД т = 10 – 20 гр.С. Ограничение перепада тем-р воды вызвано стремлением сохранить минимальные температурные напряжения цилиндров и втулок по их высоте. Интенсификация теплоотдачи осуществляется благодаря большим скоростям движения воды.

При охлаждении забортной водой максимальная тем-ра 50 гр .С. Лишь замкнутые системы охлаждения позволяют использовать преимущества высокотемпературного охлаждения. При повышении тем-ры охл. воды уменьшаются потери на трение в поршневой группе и несколько увеличивается эфф. мощность и экономичность двигателя, при увеличении Тв температурный градиент по толщине втулки уменьшается, снижаются и тепловые напряжения. При уменьшении тем-ры охл. воды усиливается химическая коррозия из-за конденсации на цилиндре серной кислоты, особенно при сжигании сернистых топлив. Однако, есть ограничение тем-ры воды по причине ограничения тем-ры зеркала цилиндра (180 гр. С) и ее дальнейшее повышение может привести к нарушению прочности масляной пленки, ее исчезновению и появлению сухого трения. Поэтому большинство фирм ограничивают тем-ру пределами 50 -60 гр. С и лишь при сжигании высокосернистых топлив допускается 70 -75 гр. С.

В системе охлаждения поршней температурный перепад 8 – 12 гр. С. Тем-ра воды на выходе из телескопии 55 – 60 гр. С, а если маслом не более 55 гр. С – во избежание интенсивного окисления.

Для избежания застойных зон давление составляет 1,5 – 2,8 кгс/см.

Тем-ра выходящей воды на всех режимах поддерживается постоянной терморегулятором.

При подаче в горячий двигатель большого количества холодной воды возможна деформация втулок и заклинивание поршней, а также образование трещин во втулках и крышках цилиндров.

При резком сбрасывании нагрузки и особенно при остановке двигателя, работавшего полным ходом, в нем из-за неравномерного остывания деталей ЦПГ появляются высокие тепловые напряжения. После остановки двигателя охлаждающий насос должен работать не менее 30 мин.

Особое внимание системе охлаждения надо уделять при плавании в битом льду Необходимо перейти на днищевой кингстон, а еще лучше перейти на охлаждение из балластного танка.

При плавании в канале, заходе в порт или устье реки необходимо переключиться на бортовой кингстон, чтобы не засосать ил, песок и т.д.

Коррозионно-кавитационные повреждения

При эксплуатации двигателей на поверхностях охлаждения нередко образуются мелкие раковины, а иногда и сквозные свищи. Чаще всего это случается снаружи втулок цилиндров, посадочных поясов блоков и в охлаждаемых полостях выхлопных коллекторов. Причина – электрохимическая коррозия и кавитационная эрозия, происходящая в полостях охлаждения двигателей.

Кавитационная эрозия в основном развивается в верхней части втулок за сравнительно короткий период работы (300 – 1000 ч) в виде воронкообразных раковин.

Процесс электрохимической и газовой коррозии протекает менее интенсивно, при этом повреждению, связанному с образованием окислов, подвергается значительная часть омываемых поверхностей.

Коррозия происходит в результате окисления металла, вызываемого воздействием хлоридов и растворенного в воде кислорода, а также вследствие электрохимических процессов. При этом разнородные металлы, находясь в воде, играющей роль электролита, образуют гальванический элемент, электродвижущая сила которого определяется разностью потенциалов этих металлов. Разрушается металл, обладающий меньшим электродным потенциалом и поэтому в паре выполняющий роль анода. Коррозия может возникнуть при наличии в металле примесей с различным физическим состоянием, обусловленными нарушениями в кристаллической решетке, в которых образуются очаги возбуждения электрохимических процессов.

Для ослабления электрохимической коррозии, прибегают к протекторной защите, в полость охлаждения помещают с более высоким отрицательным потенциалом, чем железо, который принимает на себя функции анода, который сам разрушается, защищая основной металл.

Кавитационная эрозия заключается в том, что бод влиянием вибрации деталей дизеля, и прежде всего втулки цилиндра, в охлаждающей воде появляются гидроакустическик колебания , при которых силы возмущения и силы инерции направлены в разные стороны. При отрыве жидкости от колеблющейся поверхности возникает разряжение и образование паро-газовых пузырьков. Затем возмущающая сила и сила инерции направлены навстречу друг друга и происходит местное сжатие, под действием которого пузырьки лопаются. При захлопывании пузырьков- каверн развиваются очень высокие давления – десятки и сотни тысяч атмосфер, тем-ра на поверхности металла повышается до сотен градусов. Происходит механическое и эрозионное разрушение металла под действием сил гидравлического удара.

Борьба с кавитационной эрозией сводится к уменьшению вибрации и изменению частотного диапазона колебания втулок за счет увеличения их толщины, повышения жесткости посадки в блоке (дополнительны посадочный пояс) , установления минимального зазора между поршнем и цилиндром, удлинения поршней для устранения их перекосов в период перекладок и пр. Кавитационные разрушения блоков и втулок чаще всего происходит в тронковых двигателях при увеличении зазоров между поршнем и втулкой и ослаблении посадки втулок в блоках под влиянием коррозии посадочных мест. Иногда снижают скорость течения воды на 20 – 30% или расширить проходное сечение для воды между втулкой и блоком.

Присадки к охлаждающей воде, контроль за ее качеством.

Эффективным средством борьбы с кавитационной эрозией и с коррозией охлаждаемых поверхностей введение в охлаждающую воду присадок, защищающих втулки цилиндров от отложений накипи. Присадки (ингибиторы) делятся на химические и эмульсионные. Химические – смеси бихромата натрия или калия со щелочами, вводимыми в воду от 0,1 до 0,5% от объема охлаждающей воды. Эти ингибиторы создают на поверхностях охлаждения тонкие и прочные пленки, защищающие металл от коррозии и способствующие переводу в шлам накипеобразователей. При применении химических препаратов применяется вода минимальной жесткости ( до 10 мл/л) и минимального солесодержания ( до 0,03 мг-экв/л).

Необходимо следить за концентрацией введенных препаратов, т. к. ее уменьшение может оголить участок металла, который будет играть роль анода и способствовать усиленной коррозии. Качество охлаждающей воды зависит от содержания в ней бихроматов и щелочи. Содержание бихроматов определяют по цвету отобранной пробы с эталонными пробами, Содержание щелочи устанавливают качественным путем с помощью фенолфталеина.

К эмульсионным присадкам относятся антикоррозионные масла, которые образуют с водой стабильную высокодисперсную эмульсию типа масло – вода. При этом вода приобретает демфирующие свойства и интенсивность кавитационной эрозии резко падает, также пленка на охлаждающих поверхностях предотвращает от коррозии и препятствует отложению накипи.

Применяют масла «Шелл-Дромус Оил», присадки ВНИИНП и др. Дозировка до 1%. Проверить содержание в воде масла можно, выделив его из пробы воды путем к 100 мл воды 30 мг концентрированной соляной кислоты и последующего отстаивания. Количество масла (в мл) выделившегося на поверхности жидкости, будет соответствовать его процентному содержанию в воде. О высокой концентрации эмульсии можно судить по появлению масла в расширительной цистерне.

При скапливании в охлаждающих полостях накипи и шлама систему промывают слабым раствором соляной кислоты. Отсутствие контроля за качеством воды нередко приводит к серьезным последствиям.

В регуляторах прямого действия одновременно с измерением регулируемой величины от объекта регулирования отбирается часть энергии, которая используется для работы регулятора и воздействия на его исполнительный механизм–регулирующий орган объекта регулирования. Таким образом, к автоматической системе «объект-регулятор» энергия извне не подводится.

????????????????????????????????????????

Механический коэффициент полезного действия, равный отношению среднего эффективного давления к среднему индикаторному, оценивает механические потери в двигателе:

Механический к. п. д. можно выразить и через мощности двигателя:

Таким образом, механический к. п. д. показывает в долях единицы или в процентах ту часть индикатор­ной мощности, которая передается на фланец коленчатого вала.

Анализ механических потерь в двигателе, выполненный нами ранее, позволяет сделать заключение, что значение механического к. п. д. двига­теля зависит: от степени быстроходности двигателя, от величины давления газов цикла и динамики его изменения, от качества изготовления и сборки деталей двигателя, от качества смазочного масла, от теплового состояния двигателя и режима загрузки его, от мощности навешенных вспомогатель­ных механизмов и от сопротивлений во впускной и выпускной системах двигателя.

При прочих равных условиях механический к. п. д. двигателя является функцией отношения среднего эффективного давления к максимальному давлению цикла; чем больше это отношение, тем выше механический к. п. д.

При уменьшении нагрузки на двигатель (сохраняя при этом число оборотов вала неизменным) мощность механических потерь Nmex примерно остается постоянной, а потому относительное ее значение возрастает и ме­ханический к. п. д. падает.

На рис. 105 приведены кривые изменения механического к. п. д. ηт при полной нагрузке (сплошные кривые) и при 30 % нагрузки (пунктирные кри­вые) двигателя с воспламенением от сжатия (кривая В; ε = 16) и двигателя с воспламенением от искры (кривая А; ε = 6). Данные кривые показывают, что при уменьшении нагрузки на двигатель при неизменном числе оборотов ηт значительно падает. Следует заметить, что при холостом ходе двигателя Ne== 0) из формулы (139а)

Таким образом, режим работы холостого хода можно охарактеризовать как режим, при котором механический к. П. Д. Равен нулю.

При одном и том же ре (как это видно из рис. 105) с увеличением числа оборотов двигателя (скоростная характеристика) ηтпадает, что объясняется более интенсивным относительным ростом мощности механических потерь Nмех, чем эффективной мощности двигателя.

При работе двигателя с наддувом значение ηт изменяется в зависимо­сти от системы и степени наддува. Если двигатель переводится на работу с газотурбинным наддувом, то, как показывают опытные данные, мощность механических потерь Nмехпри этом остается неизменной. Обозначим отно­шение υн = pαн / pα, (степень наддува), где ра — давление в цилиндре в начале сжатия без наддува, а рαн—с наддувом. Можно принять, что отношение Nin / Ni также равно υн, где Nin — индикаторная мощность двигателя с наддувом, а Ni — без наддува.

Если двигатель имел до наддува механический к. п. д. т. ηm, то при газо­турбинном наддуве он будет иметь:

Полученная формула показывает, что с повышением степени наддува при газотурбинном наддуве механический к. п. д. двигателя возрастает.

В том случае, когда газотурбонагнетатель кинематически связан с валом самого двигателя, отношение δК = Nк / Ni может быть больше, меньше или равно отношению δT = NT / Ni в зависимости от степени использования энергии отработавших газов двигателя. Здесь Nк — мощность, потребляе­мая наддувочным компрессором, а NT —мощность, развиваемая турбиной.

В этом случае, т. е. когда газотурбонагнетатель связан кинематически : валом двигателя, условный механический к. п. д. будет равен

где ηтд—механический к. п. д. собственно двигателя.

При δT > δК разность (δТ — δК) называется положительным небалансом, а при δт<δк(δк — δТ) называется отрицательным небалансом.

Судовые дизели имеют следующие значения механического к. п. д.

При увеличении нагрузки дизеля смесь обогащается и полнота сгорания ухудшается, поэтому возрастает выброс СО и резко повышается дымность ОГ . Влияние температурного фактора является определяющим в процессе образования NOх в области малых и средних нагрузок, и лишь при больших цикловых подачах топлива рост выхода NOх замедляется или даже прекращается вследствие появления в камере сгорания значительных объемов, в которых практически отсутствует свободный кислород.

Увеличение частоты вращения приводит к снижению дымности ОГ вследствие улучшения смесеобразования, однако дымность опять несколько возрастает, что объясняется преобладающим влиянием сокращения времени сгорания топлива. На образование NОх, СО и СН частота вращения влияет слабо.

При трогании с места и разгоне судна, кроме сопротивления воды, необходимо преодолеть еще силу инерции массы судна. Следовательно, движущая сила и момент винта могут быть больше, чем при равномерном движении судна с заданной скоростью.

Если при трогании судна с места скорость вращения вала двигателя будет больше, то последний окажется перегруженным.

Быстрый разгон, позволяя быстрее достигнуть скорости полного хода судна, вызывает более высокую нагрузку двигателя или даже его перегрузку. При медленном разгоне судна вращающий момент постепенно достигает значения момента полного хода, и разгон судна совершается без перегрузки двигателя.