|
'Чм- |
1- “(S-rp 'S Hxi-8K Sf") j |
|
4 |
^тр ~ A hX^Hx ) ~Д" |
|
Подставляя полученные формулы в уравнение для опреде |
ления эффективной мощности, получим |
|
i |
Д Сбтр Лнх^нк) |
|
N'e= A N e |
(I3.II) |
|
|
С^тр" ^н*.+ ^ к - ^т ) |
|
П р и м е ч а н и я . I. Вели турбокомпрессор свобод |
ный, |
то всегда 6К= 5 Т . |
|
2. Если двигатель с механическим приводом компрессора, |
то |
<3Т =0. |
|
|
3, Если двигатель двухтактный,то SH^=Q. |
|
Применяя графический метод (так же как и в случае |
отключения цилиндров) и используя найденное значение до |
пустимой мощности Nfc , можно построить новую ограничи |
тельную характеристику. Точка пересечения винтовой ха |
рактеристики с новой ограничительной характеристикой |
двигателя определит допустимые величины чисел оборотов |
п 6 |
и мощности Ы е |
|
|
Эту же задачу можно решить, применяя аналитический |
метод, использованный в случае отключения цилиндров. |
|
Более точно показатели работы двигателя после отклю |
чения наддувочного агрегата можно определить, применяя |
обстоятельные расчетные методики. |
|
Двигатель, работающий после отключения наддувочного |
агрегата, требует строгого контроля. Контроль за нагруз кой двигателя осуществляется по одному или нескольким ограничительным параметрам, принятым для данного двигате ля заводом-изготовнтелем и указанным б инструкции по экс
плуатации. Такими параметрами могут быть: температура
выпускных газов t r,максимальное давление в цилиндре р 7_, дымность выхлопа и т. д.
Следует обратить внимание на то, что для одного и того же двигателя, в зависимости от способа отключения агрегата
мь
наддува, значения ограничительных параметров могут быть различными.
Например, для двигателя 9ДМ при снятом патрубке,
соединяющем нагнетатель с наддувочным коллектором, до
пускается Ые = 700 л. с. при Рь = 505 об/мин, а при
застопоренном роторе турбокомпрессора и снятом лючке подвода воздуха к наддувочному коллектору - только Neft=
=630 л. с. при п ь= 480 об/мин.
3.Выход из строя и отключение
холодильника воздуха
Отключение холодильника воздуха может быть вызвано
либо повреждениями в самом холодильнике (коррозионные свищи или трещины в охладительных элементах), либо неисправностями в системе,обеспечивающей холодильник воз
духа забортной водой.
После отключения воды на холодильник воздуха по исте
чении времени, необходимого для установления в элементах
двигателя теплового равновесия, произойдут следующие изменения важнейших показателей.
I. Температура воздуха после холодильника практически
будет равна температуре воздуха на входе в холодильник:
Т ^ Т , - для двигателей с одноступенчатым наддувом;
-для двигателей с двухступенчатым наддувом и промежуточным охлаждением воздуха.
Необходимо отменить, что при отключении холодильника,
установленного после свободного турбокомпрессора, прои
зойдет не простое заравнивание температуры воздуха за холодильником до температуры воздуха на входе в холодиль ник, а одновременное изменение обеих величин, но с раз-
ной интенсивностью. Изменение температуры воздуха перед
холодильником будет вызываться изменением числа оборотов
и степени повышения давления в компрессоре, которое, в
свою очередь, произойдет вследствие изменения температу ры и давления газов перед турбиной, приводящей в дейст
вие компрессор.
Бели на двигателе установлен подключенный турбоком прессор, то число оборотов компрессора не изменится (при
условии nA6=conat ). В этом случае после отключения хо
лодильника произойдет изменение весового расхода воздуха, что при крутых характеристиках компрессора может вызвать
некоторое изменение степени повышения давления и темпера
туры воздуха перед холодильником.
2. Несмотря на существенное изменение весового рас хода воздуха, объемный расход будет меняться незначитель
но, так как число оборотов дизеля неизменно. Вследствие
этого гидравлические потери давления воздуха, проходящего
через холодильник, после отключения воды останутся равны
ми потерям при работающем холодильнике.
3. Температура воздуха перед цилиндрами двигателя вследствие отключения холодильника воздуха будет увеличи ваться при всех схемах наддува. Это приведет к умень
шению весового заряда и коэффициента избытка воздуха в
цилиндрах двигателя. В области значительных нагрузок, т. е. небольших значений о. , произойдет уменьшение
индикаторного к. п. д. и ухудшение экономичности двига
теля.
Одновременно изменятся и все другие показатели:
температура и давление газа, давление перед цилиндрами,
обороты турбокомпрессора и т. д.
Увеличение температуры газов приведет к увеличению тепловой напряженности двигателя.
Для предотвращения перегрузки двигателя после отклю чения воздухоохладителя максимально допустимая мощность
должна быть снижена.
В этом случае максимально допустимый режим работы определяется, как правило, по максимально допустимой температуре газов, так как в корабельных условиях именно
этот параметр наилучшим образом характеризует тепловую напряженность двигателя.
Воздухоохладители устанавливаются на двигателях
с высоким наддувом (Д-42, 40Д, 61Б, типа М-503 и др.), поэтому влияние отключения воздухоохладителя на работу двигателя носит сложный характер.
Аналитическое определение изменения показателей рабо ты двигателя и определение допустимого режима возможно
только с помощью расчетных методик, предусматривающих
использование сложных зависимостей и решение систем уравнений.
В первом приближении, принимая в качестве ограничи
тельного параметра а = consi, для оценки допустимой мощ
ности можно использовать уравнение эффективной мощности
в общем виде (так же как и |
в случае отключения агрегатов |
наддува): |
|
|
|
|
(13.12) |
Ики, |
1*0, |
Ч м |
Определение М е&и п ь |
производится аналогично предыду |
щим случаям. |
|
|
4.Отключение всережимного регулятора
При выходе из строя всережимного регулятора двигатель
становится неуправляемым, поэтому регулятор необходимо
отключить и перейти на ручное управление подачей топлива.
Чтобы уметь обеспечить безаварийную и нормальную работу
двигателя, необходимо рассмотреть совместную работу дви
гателя и регулятора.
В условиях спокойного моря (нормальная винтовая харак теристика) закрепление рейки топливного насоса высокого
давления в промежуточном положении обеспечивает устойчивую
351
работу двигателя в точке А (рис. 13.2) частичной характе ристики.
Рис. 13.2. Изменение нагрузки двигателя при
плавании в штормовых условиях:-В-0-А-Б-
при наличии всережимного регулятора; -А-А-А"- при отключении всережимного
регулятора
Вштормовых условиях винтовая характеристика изме няется в широких пределах, всережимный регулятор стре мится поддерживать заданное число оборотов, и двигатель при этом работает по регуляторной характеристике О-А-Б.
Вэтом случае возможны выход двигателя на внешнюю
характеристику (точка В) или перегрузка (участок ОБ ). При переходе на ручное управление и при закрепленной
рейке топливного насоса высокого давления двигатель бу дет работать по частичной характеристике (А-А-А'').
Работа двигателя будет характеризоваться широкими
пределами изменения числа оборотов в зависимости от ве личины волнения моря (от частоты изменения винтовой ха
рактеристики) . При этом, в случае оголения винта или
отключения реверс-^уфты, двигатель может пойти "вразнос".
Вдиапазоне малых чисел оборотов переход на ручное
управление может вызвать неустойчивую работу двигателя,
так как возрастает величина минимально устойчивых оборо
ток.
5. Выход из строя отдельных элементов |
систем |
и контрольно-измерительных приборов |
При выходе из строя терморегуляторов воды или масла |
может произойти перегрев или переохлаждение |
охлаждающей |
воды или масла. Для сохранения работоспособности двигате
ля необходимо перейти на ручную регулировку температуры.
В случае выхода из строя насоса забортной воды работа двигателя обеспечивается переходом на аварийное охлаждение от пожарной системы корабля.
При выходе из строя насоса пресной воды или топливо
подкачивающего насоса работа двигателя обеспечивается насосами соседнего главного двигателя, если схемы систем
предусматривают» возможность производить соответствующие переключения.
При выходе из строя контрольно-измерительных приборов контроль за работой двигателя обеспечивается переносными приборами или на ощупь.
При выходе из строя машинных телеграфов управление
двигателями осуществляется с помощью аварийных средств
управления: звонками, по телефону, по переговорным тру бам и т. п.
Все возможные варианты использования аварийных средств и переключения систем двигателей указаны в НЕИТС каждого проекта корабля.
Вопросы для повторения
1.В каких случаях разрешается самостоятельно не
медленно останавливать двигатель?
2.В каких случаях допускается работа неисправного
двигателя на пониженных числах оборотов и мощности?
3.В чем состоят особенности эксплуатации неисправно го двигателя?
4.Какие существуют способы отключения цилиндров?
5.К каким последствиям приводит отключение одного или нескольких цилиндров двигателя?
6.Какие существуют методы определения допустимой нагрузки двигателя, работающего с отключенными цилиндра ми?
7.В чем состоит сущность аналитического и графиче
ского методов определения допустимой нагрузки двигателя, работающего с отключенными цилиндрами:
а) по нагрузочной характеристике; б) по винтовой характеристике?
8.Назовите возможные причины выхода из строя турбо компрессора .
9.В каких случаях возможна й в каких невозможна эксплуатация двигателя с вышедшим из строя турбокомпрес
сором?
10.К каким последствиям приводит отключение турбо компрессора?
11.В чем состоит сущность аналитического метода
определения допустимой мощности двигателя после отключе ния турбокомпрессора?
12.Назовите возможные причины выхода из строя холо дильника воздуха и способы его отключения.
13.К каким последствиям приводит отключение холодиль ника воздуха?
14.По каким показателям определяется допустимая мощ ность двигателя после отключения холодильника воздуха?
15.В чем особенности работы двигателя при выходе
из строя всережимного регулятора?
16.В чем особенности эксплуатации двигателя при вы
ходе из строя отдельных элементов систем, обслуживающих двигатель, и контрольно-измерительных приборов.
Ли т е р а т у р а
I.Васильев-Южин Р.М. "Работа судового дизеля в не-
спецификационннх условиях". Л., изд. "Судостроение", 1967.
ИЗНОС КОРАБЕЛЬНЫХ ДВС.
ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ППО и ППР
§I. Причины и особенности износа двигателей
Впроцессе эксплуатации техническое состояние двига теля вследствие износа постепенно изменяется: снижается мощность; увеличивается расход топлива и масла; возрастает Уровень шумности и вибрация.
Обычно износ двигателей носит закономерный характер. Знание этих закономерностей необходимо для организации технически грамотной эксплуатации, ремонта и повышения
долговечности двигателей.
Износом называется процесс постепенного изменения размеров,геометрии, веса и свойств материала деталей, ведущий к ухудшению эксплуатационных качеств двигателя. При грамотной эксплуатации интенсивность износа не пре
вышает установленных пределов. Всякое отклонение от усло-
355
вий нормальной эксплуатации, например перегрузка, ведет
к ускоренному износу двигателя.
В зависимости от причин возникновения различают ме ханический, коррозионный и эрозионный износ.
Механический износ происходит вследствие трения соп
ряженных поверхностей и представляет собой сочетание молекулярно-механического, коррозионно-механического и абразивного износов. Молекулярно-механический износ воз
никает под действием сил молекулярного взаимодействия
материала трущихся поверхностей, в результате чего проис ходит отрыв частиц, перенос материала одной детали не поверхность и внутрь материала другой детали. Коррозионно-
механический износ происходит вследствие окисления трущих
ся поверхностей кислородом воздуха, агрессивными компонен
тами продуктов сгорания и кислотами, содержащимися в топливе и смазочном масле, 3 также вследствие последую
щего разрушения образовавшихся окисных пленок под дейст вием сил трения. Абразивный износ происходит в результате
попадания между трущимися поверхностями продуктов износа, коксования масла, загрязнений, нагара и др. Механическому износу в двигателе подвергаются все трущиеся детали:
поршневые кольца, втулки цилиндров, подшипники, направляю щие клапанов и т. д.
Коррозионный износ возникает в результате химического или электрохимического взаимодействия поверхности металла с охлаждающей водой, горячими газами или парами влаги.
Химическая (газовая) коррозия является результатом пря мого воздействия горячих газов на поверхность металла. Она воздействует на днища поршней и крышек цилиндров,
на рабочую поверхность втулок цилиндров и на клапаны.
Электрохимическая (жидкостная) коррозия воздействует на детали, соприкасающиеся с охлаждающей водой или пара
ми влаги, которые в этом случае играют роль электролита,
и детали коррозируют под воздействием гальванических то
ков, возникающих между участками металла, имеющими разные
356
электродные потенциалы. Электрохимической коррозии под вергаются наружные и внутренние поверхности втулок цилинд
ров; |
внутренние |
поверхности полостей охлаждения |
кры |
шек, |
блоков цилиндров и |
элементов |
системы |
охлаж |
дения. |
|
|
|
|
|
Эрозионный износ является следствием явлений кавита |
ции, |
возникающих |
в полостях охлаждения. |
|
|
|
Он сопровождается электрохимической коррозией, |
свя |
занной с разрушением защитной пленки на поверхности ме
талла. Кавитационной эрозии подвергаются наружные поверх
ности втулок цилиндров.
Величина износа определяется путем микрометража дета лей, взвешиванием, методом„искусственных баз, применением радиоактивных изотопов или по профилограммам. Микрометра» является основным методом определения величины износа
как в условиях корабля, так и на ремонтных предприятиях. Косвенно о степени износа двигателя в целей* можно судить
по ухудшению его эксплуатационных качеств (падению мощ ности, повышенному расходу топлива и масла, появлению
дымного выхлопа и т. д.), а также по суммарной продолжи тельности его работы с момента изготовления или после ремонта.
§2. Характер износа основных деталей двигателя
I.Втулка цилиндра
Износ втулок цилиндров наряду с износом поршневой
группы часто определяет срок службы дизеля до ремонта. Рабочая поверхность втулки изнашивается с преобладанием
механического и коррозионного износа; наружная поверх ность изнашивается под воздействием электрохимической
коррозии и кавитационной эрозии. Так как коррозионный износ рабочей поверхности втулки был рассмотрен в гл. УШ
