Глава 1. Эксплуатация судовых дизельных

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

1.1Ввод в действие и вывод из действия.

Ответственным этапом эксплуатации ДЭУ является подготовка ее к действию. Последовательность подготовительных операций и качественное их выполнение во многом определяют техническое состояние элементов ДЭУ, их долговечность, расходы на техническое обслуживание и ремонт. В конечном итоге от этого зависит длительность эксплуатационного периода судна.

Неправильные действия обслуживающего персонала по выполнению подготовительных операций могут привести к значительному ухудшению технического состояния ДЭУ, вплоть до возникновения аварийных ситуаций. Поэтому подготовка и ввод в действие ДЭУ в каждом случае должна проводиться в строгом соответствии с инструкциями завода-строителя, а при их отсутствии необходимо руководствоваться ПТЭ.

Основная цель подготовительных операций заключается в обеспечении равномерного прогревания ГД и подачи смазки ко всем трущимся поверхностям. В противном случае, например, при недостаточном прогревании элементов ГД с различными массами, наличие повышенных температурных градиентов после пуска может привести к увеличению их теплонапряженности, появлению трещин, задиров, интенсификации коррозийного износа.

При работе ГД в пусковом режиме в условиях смазки его элементов маслом повышенной вязкости и в недостаточном количестве возможно возникновение полу сухого (граничного) трения повышенных абразивных износов и задиров.

Для поддержания ДЭУ в надежном техническом состоянии в процессе подготовки и вводе в действие используется комплекс мероприятий, среди которых первоначальное значение имеет заблаговременная подготовка масленой, топливной, охлаждающей и воздушной систем.

В зависимости от мощности ДЭУ продолжительность подготовительных операций может колебаться от 0,5 до 6 ч. Особое значение приобретает режим подготовки для ДЭУ с мощными ДЭУ.

Например, для ДЭУ мощностью примерно 30000 э.л.с. и более, циркуляция в топливной, масленой и охлождаущей системах ГД должна начинаться за 6 ч., а поддержание температур на должном уровне- за 4 часа до отхода судна. Для стабилизации температурных градиентов вывод ДЭУ на полную мощность при выходе из порта регламентируется специальным графиком, утвержденным соответствующей службой пароходства. С этой же целью циркуляция в системах прекращается только через 6-8 часов после отбоя.

Для подготовки к действию необходимо выполнить следующие операции, а именно:

• проверить неисправность машинного телеграфа;

• сверить показания часов МО и мостика;

• проверить действие средств аварийного освещения;

• наличие и исправность противопожарных, водоотливных и осушительных средств.

В процессе подготовки в вахтенном журнале фиксируется команда поступающая с мостика, распоряжения старшего механика, время выполнения основных операций, а тек же результаты проверок и производимых при этом замеров.

Процессы подготовки ДЭУ к действию после продолжительной и кратковременной стоянок по объему и трудоемкости существенно различаются.

При кратковременной стоянке и исправленной ДЭУ ее подготовка осуществляется за 2 часа до отхода судна. В частности, подготовка ГД включает в себя наружный осмотр и проверку действия:

-пусковых, впускных, выпускных, продувочных и предохранительных клапанов;

-открытие клапанов к манометрам и вакуумметрам;

-механизмы реверса, неисправности регулятора частоты вращения и системы

аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.

Основная цель подготовительных операций масленой и охлаждающей систем заключается в возможно более равномерном прогревании ГД. При температуре масла и охлаждающей воды ниже 15˚С рекомендуется прогреть масло (не выше 45˚С) любым из доступных способов, а также охлаждающую воду (до 25-45˚С) с помощью водоподогревателя или отходящей водой вспомогательных дизелей.

При разности температур воздуха в МО и застывания топлива менее 15-20˚С топливо в расходных цистернах необходимо подогреть.

Сжатый воздух перед поступлением в баллоны должен быть охлажден в воздухоохладителях компресаров до температуры не более 40˚С. Подача в баллоны не охлажденного воздуха запрещается, так как это может привести к взрыву.

После прогревания ГД производится подготовка валопровода, прокачивание и пробные пуски.

При отсутствии специальных указаний завода-строителя начальная нагрузка ГД при пуске без предварительного прогрева не должна превышать 25-30% номинальной, а частота вращения должна соответствовать малому ходу.

Вывод ДЭУ из действия производится в обратной последовательности. При этом основным условием является обеспечение равномерного изменения температурных полей ГД, предотвращение повышенных износов деталей ЦПГ и заклинивание поршней, закоксовывание топливной аппаратуры и повышенного нагарообразования. Для очистки топливной системы от остатков тяжелого топлива, обладающего повышенной коксуемостью, необходимо заблаговременно (за 15-20 мин. до остановки) перевести ГД на лёгкое топливо.

Во избежание заклинивание поршней не допускается без необходимости внезапное остановка ГД с полного хода. После остановки в целях обеспечения равномерного остывания ГД следует продолжать его прокачку охлаждающей водой (до температуры 25-35˚С) и маслом (до температуры 30-35˚С).

Техническое обслуживание при работе на переходных и на

расчетных режимах.

Переходные режимы имеют место при переходе от одного эксплуатационного режима работы к другому. К ним относятся режимы холостого хода, номинальные нагрузки и перегрузочные, другими словами, любой режим, отличный от номинального, является переходным (например, пуск из холодного и горячего состояний, реверсирование, прием и сброс нагрузки). Они по сравнению со стационарными режимами характеризуются изменением всех параметров ДЭУ во времени (расход рабочего тела, мощность, частота вращения и пр.). Продолжительность от одного стационарного режима к другому определяет важное свойство ДЭУ- её маневренность.

Переходные процессы в любой СЭУ ДЭУ в частности, определяются савокупнастью переходных процессов в каждом из входящих в ее состав элементов. Их можно рассматривать как аккумуляторы кинетической, материальной и тепловой энергии. Кинетическую энергию представляют вращающиеся и поступательно движущиеся части ГД, валопровода, гребного винта. Материальную - расход воздуха и газа через газовоздушный тракт, расход веществ в системах и т.п. Тепловую - масса металла конструкции.

В принципе любой элемент ДЭУ можно рассматривать как аккумулятор всех трех видов энергии.

Переходный режим каждого аккумулятора энергии описывается дифференциальным уравнением вида (1.1):

(1.1)

где - энергоемкость аккумулятора;

- параметр, характеризующий состояние аккумулятора;

- время;

Е – разность количеств энергии или материальной среды, подводимой к аккумулятору и отводимой от него.

Путем интегрирования (1.1) при условии постоянства количества энергии, подводимой к аккумулятору, номинального ее значения, равенство 0 количества энергии, отводимой от аккумулятора можно получить постоянную времени аккумулятора в с.:

τ = (1.2)

Величина τ может служить критерием, позволяющим оценить влияние аккумулятора энергии на длительность переходного процесса ДЭУ. Применительно кт отдельным элементам ДЭУ τ могут иметь существенно различающиеся значения (1-2 порядка). Обычно при оценке переходных процессов ДЭУ малые значения τ не учитывается.

4 Для анализа работы ДЭУ на частичных нагрузках в качестве исходных критериев могут быть использованы основные показатели ГД, которые для его конкретного типа и постоянных параметров наружного воздуха определяются по выражениям:

N_e=A_{1 н мn} (1.3)

М_е=А_{2 н м} (1.4)

Р_е=А_{3 н м} (1.5)

где α- коэффициент избытка воздуха;

- индикаторный КПД;

_н- коэффициент наполнения.

Таким образом, характер изменения мощности, крутящего момента и среднего эффективного давления с переходом на частичные нагрузки определяется сочетанием коэффициента наполнения цилиндра, совершенства рабочего цикла ( величины _i, ) и механического КПД ( _м).

Изменение основных параметров рабочего процесса ГД при работе по винтовой характеристики приведено на рис 1.1.

Характер изменения основных параметров ГД при работе по винтовой характеристик

Превышение номинальной мощности и частоты вращения допускается в случаях угрозы человеческой жизни и безопасности судна. Кратковременная перегрузка ГД должна быть не более 1-2 ч. до 10% при n=1,03 n₀.

При работе ДЭУ в таком режиме рекомендуется вести усиленные наблюдения за температурами отходящих газов, масла, охлаждающей воды, которые не должны превышать значений, указанных заводом-строителем; температурами рамовых, мотылевых, головных, упорных, промежуточных подшипников и других трущихся деталей (проверка должна осуществляться не реже, чем через 15 мин.).

5 При работе ДЭУ с минимальной мощностью рекомендуется:

-следить за тем, чтобы все цилиндры были в рабочем состоянии, а в случае пропусков вспышек необходимо увеличивать подачу топлива;

-поддержать температуру охлаждающей воды и масла ближе к верхнему допустимому пределу;

-осуществлять проверку наличия смазочного масла и топлива в выпускном коллекторе.

При выходе из строя цилиндра и соответственно его отключения необходимо:

-уменьшить подачу смазки к цилиндровой втулке;

-периодически открывать индикаторный кран на отключенном цилиндре во избежание скапливания масла и вспышки паров.

В двухтактных дизелях во избежание перегрузки шатунных болтов не рекомендуется снимать цилиндровую крышку, пусковой клапан или форсунку отключенного цилиндра. Если дальнейшая работа деталей движения (поршень, шатун, крейцкопф) недопустима, необходимо их вынуть из поврежденного цилиндра. При этом в двухтактных двигателях выпускные и продувочные окна втулки цилиндра должны быть закрыты специальной вставкой или же с помощью поршня, подвешенного в районе окон.

Кроме того, необходимо:

-выключить подачу смазки к цилиндровой втулке;

-выключить охлаждение поршня и цилиндра;

-отсоединить пусковой клапан от общей магистрали;

-открыть индикаторный кран.

При работе с выключенными цилиндрами рекомендуется уменьшить топливоподачу во избежание перегрузки работающих цилиндров, усиления вибрации двигателя и корпуса, а также вести наблюдение за параметрами работы ДЭУ.

Одним из основных факторов, ограничивающих возможность работы ГД на перегрузочном режиме, является теплонапряженность, определяющая работоспособность деталей ЦПГ (втулка, крышка, поршень).

Основным критерием теплонапряженности (кроме удельного отвода тепла) служит средняя температура стенки детали со стороны газа (t₁) и температурный перепад t₁-t₂ (t₂- температура стенки со стороны охлаждения).

При чрезмерном повышении температуры t₁ могут возникнуть трещины в цилиндровой крышке и головке поршня, а также пригорание поршневых колец и заедание поршня в рабочей втулке.

По данным экспериментальных исследований [1] кривая t₁= (n) почти эквидистантна кривой t_or= (n) для ВОД и МОД (рис.1.2.). По этой причине температура отходящих газов является косвенным критерием теплонапряженности.

Характер изменения основных параметров ГД при работе по винтовой характеристике.

Рис 1.1(n_min- минимальная частота вращения ГД),

Превышение номинальной мощности и частоты вращения допус­кается в случаях угрозы человеческой жизни и безопасности судна. Кратковременная перегрузка ГД должна быть не более 1-2 ч до 10% при n = 1,03n₀.

При работе ДЭУ в таком режиме рекомендуется вести усилен­ные наблюдения за: температурами отходящих газов, масла, охлаж­дающей воды, которые не должны превышать значений, указанных заводом-строителем; температурами рамовых, мотылевых, головных, упорных, промежуточных подшипников и других трущихся деталей (проверка должна осуществляться не реже, чем через 15 мин.).

При работе ДЭУ с минимальной мощностью рекомендуется:

- следить за тем, чтобы все цилиндры были в рабочем сос­тоянии, а в

случае пропусков вспышек необходимо увеличивать подачу топлива;

- поддерживать температуру охлаждающей воды и масла ближе к верхнему допустимому приделу;

- осуществлять проверку наличия смазочного масла и топлива в выпускном коллекторе.

При выходе из строя цилиндра и соответственно его отклю­чения

необходимо:

- уменьшить подачу смазки к цилиндровой втулке;

- периодически открывать индикаторный кран на отключенном цилиндре во избежание скапливания масла и вспышки паров.

В двухтактных дизелях во избежание перегрузки шатунных болтов не рекомендуется снимать цилиндровую крышку, пусковой клапан или форсунку отключенного цилиндра. Если дальнейшая работа деталей движения (поршень, шатун, крейцкопф) недопусти­ма, необходимо их вынуть из поврежденного цилиндра. При этом в двухтактных двигателях выпускные и продувочные окна втулки цилиндра должны быть закрыты специальной вставкой или же с по­мощью поршня, подвешенного в районе окон.

Кроме того, необходимо:

- выключить подачу смазки к цилиндровой втулке;

• выключить охлаждение поршня и цилиндра;

• отсоединить пусковой клапан от общей магистрали;

• открыть индикаторный кран.

При работе с выключенными цилиндрами рекомендуется умень­шить топливоподачу во избежание перегрузки работающих цилиндров, усиления вибрации двигателя и корпуса, а также вести наблюдение за параметрами работы ДЭУ.

6 Одним из основных факторов, ограничивающих возможность работы ГД на перегрузочном режиме, является теплонапряженность, определяющая работоспособность деталей ЦПГ (втулка крышка, поршень).

Основным критерием теплонапряженности (кроме удельного отвода тепла) служит средняя температура стенки детали со сто­роны газа (t₁) и температурный перепад t₁-t₂ (t₂- температура стенки cо стороны охлаждения).

При чрезмерном повышении температуры t₁ могут возник­нуть трещины в цилиндровой крышке и головке поршня, а также пригорание поршневых колец и заедание поршня в рабочей втулке.

По данным экспериментальных исследований [I] кривая t₁= φ(n) почти эквивалентна кривой t_Dr=Ψ(n) для ВОД и МОД (рис.1.2). По этой причине температура отходящих газов является косвенным критерием теплонапряженности.

К вопросу определения теплонапряженности двигателя

Рис 1.2 (t_or -температура отходящих газов).

Однако в тех случаях, когда величины M_e и Р_е достигают номинальных значений при частоте вращения n n₀(работа на швартовых или в шторм), температура отходящих газов не всегда будет точно отражать теплонапряженность цилиндра. С понижени­ем частоты вращения уменьшается количество отходящих газов и сопротивление газовыпускного тракта, а следовательно, увели­чивается степень расширения газа. Поэтому максимально допустимой величине отходящих газов может соответствовать более высокая, чем в обычных условиях, температура стенки при n 0.7n₀ на 30-40°С. Механическая (динамическая) напряженность ГД оце­нивается значениями Me, максимального давления сгорания Р_z, скорости нарастания давления Р/ φ и отношения Р_z/P_i.

Для того, чтобы напряжения вала во всем диапазоне не пре­вышали номинальных, мощность ГД должна составлять

N_e= (1.6.)

При M_е0=const будем иметь N_e= cn зависимость

N_e=ƒ(n) имеет линейный характер (рис.1.3).

Ограничительные характеристики ГД.

Рис_.1.3(I - характеристика по топливному насосу; 2-то же по моменту).

Таким образом, работа ГД по ограничительной характеристике М_е0=const одновременно ограждает его от перегрузки по Р_е, т.е. ограничивается механическая напряженность вала и теплонапряженность деталей ЦПГ.

7 Техническое обслуживание при характерных неполадках и в аварийных ситуациях.

Неполадки, возникающие при работе ДЭУ, чаще всего являются следствием нарушения ПТЭ дизелей, невыполнения рекомендаций заводских инструкций по обслуживанию оборудования установки, не­удовлетворительного ремонта, а также конструктивных или технологи­ческих недостатков.

Неисправности ГД устраняются немедленно после установления причин их возникновения. В случае невозможности остановки ГД по условиям плавания или устранения неисправности силами экипажа, допускается работа ГД с неисправным узлом.

Характерные неполадки, причины их возникновения и способы устранения рассматриваются ниже:

Двигатель не запускается или останавливается после перевода на топливо. Основными причинами могут быть: попадание воздуха в топливную систему или сильное обводнение топлива;

- повышенная вязкость топлива;

- неисправность отдельных топливных насосов, механизма регу­лятора, форсунок,

неправильное газораспределение;

- двигатель недостаточно прогрет;

- рычаг (маховик) управления заедает при переводе в положение "РАБОТА".

В последнем случае при необходимости экстренного запуска рекомендуется произвести 2-3 повторных пуска. В случае, если ГД не переводится на топливо, нужно запустить его в противоположном направлении, а затем в заданном. Если и при этом рычаг управления заедает, необходимо его установить в положение "ПУСК", обеспечив работу ГД на воздухе вплоть до полного израсходования запасов последнего.

Частота вращения ниже заданной. Возможный вариант-ГД не развивает частоту вращения полного хода при нормальном положе­нии топливорегулирующих органов. Это может быть следствием та­ких причин:

• плохое распыливание топлива из-за неисправностей топлив­ных насосов, форсунок или его повышенной вязкости;

• образование в системе большого количества паров топлива (топливо перегрето);

• повышено сопротивление газовыпускного тракта или низкое давление наддувочного воздуха;

• увеличилось сопротивление движению судна из-за изменив­шихся условий плавания (встречный ветер, волнение, мел­ководье, обрастание корпуса).

Другой вариант-частота вращения ГД постепенно падает. Это может быть при наличии воды в топливе, заклинивании плунжеров или зависании клапанов части топливных насосов если в процессе работы ГД появились стуки при перемене хода поршня, то это оз­начает, что в одном из цилиндров начался задир_. В этом случае необходимо выключить топливо на аварийный цилиндр, снизить частоту вращения до минимальной, а затем остановить ГД и осмотреть цилиндр.

Внезапная остановка ГД может быть следствием попадания в топливо воды или воздуха, неисправности регулятора, срабатывания системы защиты при пониженном давлении масла или охлаждающей воды.

Частота вращения двигателя увеличивается. Одним из возможных случаев может быть резкое повышение частоты вращения. Причинами такого явления может быть внезапный сброс нагрузки, неисправность регулятора или его привода (например, в случае потери винта, ос­лабления его посадки на гребном валу, потери лопасти, оголении при килевой качке). В подобной ситуации следует уменьшить частоту вращения в ручную или остановить ГД.

Другой вариант - ГД идет "ВРАЗНОС". В этом случае необ­ходимо закрыть приемники воздуха подручными средствами и отклю­чить подачу топлива. Это возможно при наличии топлива или масла в продувочном ресивере, а также при неисправности регулятора безопасности.