книги из ГПНТБ / Королев Н.И. Эксплуатация судовых дизелей

Лопатки турбины промывают в ванне с горячей водой, если позволяет конструкция, без выемки ротора из корпуса (рис. 74). Для этого снимают переднюю крышку турбины и вместо нее на­ девают и закрепляют стальной щит 1. В образовавшуюся ванну 2 наливают горячую воду (80°С) и медленно проворачивают ро­ тор. Отложения на лопатках растворяются и отпадают.

В целях постоянного содержания в чистоте деталей ГТН неко­ торые фирмы рекомендуют регулярно промывать проточную часть горячей водой или паром в процессе работы дизеля.

У дизелей с импульсным наддувом в случае повреждения за­ щитной решетки в выпускном патрубке при поломке поршневых колец куски их могут попасть в турбину и вызвать повреждения лопаток и ротора. Поэтому за состоянием защитной решетки дол­ жен быть установлен регулярный контроль. Признаком попадания поломанных кусков поршневых колец и частей поврежденной за­ щитной решетки в турбину является ненормальная вибрация и посторонний шум в турбине. Если в этот момент не остановить дизель и не удалить из турбины части колец, то газотурбонагне­ татель может полностью выйти из строя и дизель окажется в ава­ рийном состоянии.

Эксплуатация газотурбонагнетателей, имеющих неполный ком­ плект лопаток, недопустима. Удаление лопаток, диаметрально про­ тивоположных оборванным, не восстанавливает полностью балан­ сировку ротора. Следует отметить, что лопатки турбинного диска не взаимозаменяемы. Они пригоняются по месту, после чего ро­ тор подвергается динамической балансировке на специальном станке.

Очистку воздушных холодильников и замену цинковых протек­ торов производят через 4000—5000 ч работы.

Серьезным недостатком в работе ГТН является возникновение помпажа. Сущность его заключается в следующем. При работе

147

турбины колесо нагнетателя (крыльчатки) ускоряет движение воз­ душного потока, и перед входом в диффузор поток воздуха обла­ дает определенной кинетической энергией, которая преобразуется в диффузоре в энергию давления. Если по какой-либо причине скорость воздушного потока в колесе нагнетателя уменьшится, то его скорость на выходе также снизится и может наступить мо­ мент, когда давление воздуха, создаваемое нагнетателем, станет меньше давления в ресивере дизеля. Произойдет внезапное пол­ ное нарушение подачи воздуха, он пойдет в обратном направле­ нии через нагнетатель. Такое нарушение подачи воздуха нагнета­ телем называют помпажем.

Помпаж обнаруживают по меняющейся высоте и тону звука ГТН. При неполной нагрузке дизеля непродолжительную работу в помпажной режиме можно считать безопасной. Однако при вы­ соких скоростях воздуха (полная нагрузка дизеля) продолжитель­ ный помпаж может привести к повреждению нагнетателя.

Рис. 75. Схема замера радиальных и осевых зазоров подшипника

Причинами помпажа могут быть: закоксование продувочных окон цилиндровых втулок, загрязнение проточных частей турби­ ны и нагнетателя, повреждение лабиринтовых уплотнений, плохая работа форсунок. Помпаж может возникнуть также при отключе­ нии или выходе из строя одного из цилиндров дизеля.

Большого внимания требуют подшипники ГТН. Подшипники скольжения (моторесурс которых в 2—3 раза больше, чем под­ шипников качения) проверяют обычным способом: определяют ве­ личину просадки вала и степень износа белого металла. О вели­ чине износа белого металла судят по степени увеличения масляно­ го зазора.

Радиальные зазоры в подшипниках должны находиться в пре­ делах, указанных в заводской инструкции. Например, для ГТН ти­ па RT-67 («Зульцер») монтажные зазоры находятся в пределах 0,11—0,19 мм, максимально-допустимые — до 0,4 мм; в ГТН типов TL540H и TL680H («Бурмейстер и Вайн») они соответственно равны 0,1—0,18 мм и 0,3 мм.

Основанием для замены подшипников качения являются: не­ плотная посадка подшипников на валу и в крышках, наличие цве­ тов побежалости на шариках и обоймах, трещины на обоймах и

148

выбоины на шариках. Главным признаком, характеризующим из­ нос подшипников качения, служит увеличение их радиального (диаметрального) и осевого зазоров.

Перед измерением радиальных зазоров (рис. 75, а) подшипник снимают (с помощью специального приспособления) и промыва­ ют дизельным топливом. Внутреннюю обойму 1 удерживают в не­ подвижном положении, а наружную обойму 2 передвигают в по­ лости подшипника. Радиальный зазор а определится величиной пе­ редвижения обоймы (с помощью индикатора 3).

Рис. 76. Схема замера зазоров в газотурбонагнетателе типа TL540H, TL680H (обозначения взяты по заводской инструкции)

Зазоры:

Л — осевой ротора в упорном подшипнике: М— диаметральный в опорных подшипниках; И — радиальный между вращающимися направляющим аппаратом и статором (кнз); л— ра­ диальный между лопатками турбины и статором (низ):Н , О, У— радиальные в уплотне­ ниях;’ Г—-осевой между колесом компрессора и статором; С , Д — диаметральные между вставкой и корпусом

Осевые зазоры определяют следующим образом (рис. 75, б). Подшипник устанавливают наружным кольцом 2 на две опоры или так, чтобы внутренняя обойма провисала свободно. Зазор б заме­ ряют щупом между наложенной на наружное кольцо 2 линейкой 4 и торцевой поверхностью внутреннего кольца 1. Осевой зазор получается как сумма двух замеров, сделанных при проворачива­ нии подшипника на 180°.

Если зазоры в подшипниках больше допустимых, подшипники заменяют новыми. Снятие и напрессовку подшипников производят специальными приспособлениями, поставляемыми заводом-строи- телем.

149

Глава ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЕЙ

V I

§ 24. ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ

Топлива, применяемые для судовых дизелей, можно разделить

сино-газойлевых и соляровых фракций прямой перегонки и катали­ тического крекинга. Вырабатывают его четырех марок по ГОСТ

Арктическое и зимнее топливо предназначено для дизелей, ра­ ботающих при температуре окружающего воздуха ниже —30°С (для марки ДА) и до —30°С (для А).

В судовых условиях топливо марок А и ДА применяют лишь для дизелей, установленных на спасательных шлюпках. Низкие температуры застывания и помутнения, а также хорошая испаряе­ мость этих сортов топлива облегчают прокачивание и запуск ди­ зеля при низких температурах.

Летнее дизельное топливо марок Л и ДЛ является основным сортом для высокооборотных дизелей и применяется при темпера­ туре окружающего воздуха не ниже 0°С. Это топливо имеет не­ сколько утяжеленный фракционный состав и повышенную вяз­ кость.

Топливо специальное марок ДС и С имеет повышенную темпе­ ратуру вспышки, узкий фракционный состав и повышенную вяз­ кость. Его применяют для высокооборотных дизелей, работающих в закрытых помещениях с повышенной температурой воздуха.

Соляровое масло по ГОСТ 1666—51 — дистиллятное топливо

•средней вязкости. Кроме применения в промышленности для тех­ нологических целей, его используют также для судовых и стацио­

.лей выпускают топливо марок ТЛ и ТЗ.

Все сорта отечественных дизельных топлив взаимозаменяемы, за исключением специального топлива ДС. Их применяют в за­ висимости от температурных условий эксплуатации дизеля.

151

Для работы судовых дизелей используют дизельные топлива, имеющие температуру вспышки в закрытом тигле не ниже 65°С. Этому условию удовлетворяют топлива марок ДЛ, С, ДС, ТЛ и соляровое масло.

Малосернистое дизельное топливо (содержание серы не более 0,5%) рекомендуется использовать в высоконапряженных дизелях (типа ЗД100, Д50), работающих в тяжелых условиях (ледоколы, ледокольно-транспортные суда, буксиры-спасатели), а также на судах малого тоннажа.

Основные характеристики дистиллятных дизельных топлив ука­ заны в табл. 21.

Дистиллятные дизельные топлива применяют в основном для форсированных высокооборотных дизелей, а также малооборот­ ных, работающих на переменных нагрузках со сравнительно ча­ стыми остановками. Их также используют в качестве пусковых топлив для малооборотных дизелей, работающих на тяжелых сортах топлива (мазутах).

Практически на дизельных топливах работают главные и вспо­ могательные судовые дизели с частотой вращения более 300 об/мин, а также малооборотные дизели, топливные системы которых не оборудованы подогревом п устройствами для очистки

1667—51 и ДТ по ГОСТ 1667—68. Они характеризуются повышен­ ной вязкостью, коксуемостью, температурой застывания, содержа­

нефтяные остатки прямой перегонки нефти плп крекинга. В каче­ стве мазутов иногда используют также сырые нефти, не содержа­ щие легких фракций, или отбензиненную нефть.

Остаточные топлива рекомендуется использовать в судовых малооборотных дизелях с частотой вращения до 200 об/мин при наличии соответствующей системы топливоподготовки.

На основании результатов испытаний, которые были проведены ЦНИИМФ-ом, ММФ совместно с ВНИИНП разработало ГОСТ 1667—68 на мазут для судовых дизелей (топливо типа ДМ), который был утвержден в 1967 г. я введен в действие с 1 июля

1968 г.

В качестве высоковязкого топлива (мазута) для малооборот­ ных дизелей можно использовать также флотские мазуты Ф5 и Ф12 (ГОСТ 10 585—63) и экспортные мазуты с температурой за­ стывания —5 и +10°С (МРТУ 12 441—63), если паспортные зна­ чения их физико-химических показателей находятся в пределах, установленных для топлива ДМ (см. табл. 22).

Однако применение тяжелых сортов топлива в дизелях при­ водит к повышенному нагарообразованию и более быстрому из­ носу деталей. Установлено, что при использовании сернистых тя­ желых топлив (по сравнению с обычным минеральным цилиндро-

152

вым маслом) износ цилиндровых втулок и поршневых колец воз­ растает иногда в 2—3 раза при одинаковых условиях эксплуата­ ции дизеля.

Т а б л и ц а 22

Характеристика моторных топлив

ГОСТ 1667-68

з-'з сернистых нефтей, с содержанием серы не более 2% и коксуемостью ие бо­ лее 4%.

2.Для топлива, прошедшего морские пли речные перевозки, устанавливается содержание воды -не более й%.

3.В мае — сентябре в южных районах допускается сдача топлива марки ДТ

стемпературой застывания не выше +10° С.

4.Сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи в топливах отсутствуют.

Применение тяжелых топліт только тогда экономически це­ лесообразно, когда разница в стоимости дизельного и тяжелого топлив составляет большую сумму, чем сумма дополнительных затрат на дооборудование судна, эксплуатацию и ремонт при ра­ боте на тяжелом топливе. Отечественный и зарубежный опыт по­ казывает, что этого можно достигнуть улучшением качества тя­ желого топлива (за счет лучшей очистки от воды, кокса, меха­ нических примесей, золы, серы) и применением многофункцио­ нальных присадок к топливам и маслам.

Тяжелые топлива при использовании их в дизелях должны иметь достаточный срок для сгорания и поэтому находят приме­ нение пока только в малооборотных дизелях.

При выборе сорта топлива для судовых дизелей следует учи­ тывать экономические и технические факторы:

конструкцию дизеля (частота вращения, особенности топлив­ ной аппаратуры, форма камеры сгорания, материалы и техноло­ гия обработки деталей и т. п.);

154

топливную систему (наличие подогрева, устройства для очист­ ки топлива, раздельной системы для главных и вспомогательных дизелей);

качество (марку) цилиндровых масел; режим работы дизеля; разницу стоимости топлив.

Отечественные дизелестроительные заводы в инструкциях по эксплуатации требуют применения строго определенных марок топлива с указанием ГОСТа. Зарубежные фирмы указывают от­ дельные характеристики допускаемых к применению топлив.

При выборе топлива следует руководствоваться указаниями за- вода-строителя, исходя из основных физико-химических свойств топлива; цетанового числа, температуры вспышки, вязкости, со­ держания кокса, золы, воды, серы, механических примесей и т. д.

Плотность р4° дизельных топлив лежит в пределах (ч/см3): 0,83—0,89 (для дистиллятного) и 0,89—0,92 (для моторного ДТ).

Плотность остаточного топлива, пригодного для использова­ ния в судовых дизелях, допускается фирмами (г/см*): МАН — до 0,97, «Бурмейстер и Вайи» — до 0,95, «Фиат»— до 0,94.

Цетановое число — характеристика топлива, оценивающая дли­ тельность его самовоспламенения. Для малооборотных дизелей це­ тановое число составляет 30—50, для высокооборотных 40—60.

Фракционный состав топлива характеризует скорость его испа­ рения и качество последующего смесеобразования, что влияет на процесс сгорания топлива. Для высокооборотных дизелей топли­ во должно быть более легким по фракционному составу, чем для малооборотных.

Фракционный состав имеет важное значение при пуске хо­ лодного дизеля, при малых нагрузках и реверсах. Поэтому при работе на тяжелых сортах топлива необходимо применять в ка­ честве пускового легкое дистиллятное топливо.

Наличие легких фракций в топливе косвенно регламентирует­ ся температурой вспышки, а тяжелых фракций — вязкостью, кок­ суемостью II наличием асфальто-смолистых веществ.

Вязкость топлива влияет на качество смесеобразования в ди­ зеле, определяет тонкость распыливания и косвенно характеризу­ ет смазывающую способность (последнее важно для работы топ­ ливной аппаратуры).

Минимальная вязкость топлива, обеспечивающая надежную смазку деталей впрыскивающей системы дизеля, составляет 2 сст (1,05° ВУ). Верхний предел вязкости топлива перед форсуночны­ ми насосами не должен превышать для дизелей с частотой вра­ щения (об/мин): выше 600—8,5 сст (1,7° ВУ); 200-f600— 11,4 сст (2°ВУ); до 200— 26 сст (3,5°ВУ).

Иностранные дизелестроительные фирмы допускают следую­ щие значения вязкости топлива (°ВУ): «Фиат» — 6; «Бурмейстер и Вайн» — 3,5 — 4,5; «Зульцер» — 3,7; МАН — 2,5.

Коксуемость, характеризующая способность топлива к отложе­ нию нагара,— одна из основных причин износа деталей цилиндра.

155

Чем выше частота вращения и термически напряженнее дизель, тем меньше должна быть коксуемость топлива.

Коксуемость (в процентах) должна составлять для дизелей с

Зольность топлива для дизелей должна быть минимальной, так как остающаяся после сгорания зола увеличивает износ втулок цилиндров и поршневых колец, а отдельные компоненты (напри­ мер, V2 O5 ) при некоторых условиях могут вызвать ванадиевую коррозию. Зольность дизельного топлива для дизелей с частотой вращения более 600 об/мин должна быть не более 0 ,0 2 %.

Зарубежные дизелестроительные фирмы («Бурмейстер и Вайн», «Зульцер») для моторного маловязкого топлива рекомендуют зольность не более 0,03%, фирма МАН — не более 0,02% (для дизелей с частотой вращения 200—600 об/мин). Для высоковяз­ кого топлива эти фирмы требуют зольность не более 0,06% (для дизелей с частотой вращения до 150 об/мин).

Механические примеси характеризуют загрязненность топлива посторонними веществами (песком, глиной, коксовыми частица­ ми, окислами железа и т. и.). Они засоряют отверстия в соплах форсунок, повышают износ элементов топливной аппаратуры, ЦПГ, загрязняют фильтры, увеличивают отложения в трубопро­

для моторных маловязких топлив (типа ДТ-1) содержание меха­ нических примесей не более 0,05%, для высоковязких — не более

0,25%.

Температура вспышки топлива, определяемая в закрытом тиг­ ле для судовых дизелей, должна быть не ниже 65°С.

Температура застывания отражает пределы применения топ­ лив без подогрева. Для нормальной эксплуатации допустимы сле­ дующие температуры застывания (не выше):

—10°С для дизельного маловязкого топлива (топливо можно применять без специальной системы подогрева в течение года, так как обеспечивается перекачка топлива из танков второго дна без подогрева при температуре морской воды до —3°С);

+5°С для высоковязких топлив (эта температура обеспечивает перекачку топлива при минимальной затрате тепла).

Водорастворимые кислоты и щелочи — агрессивные соедине­ ния, вызывающие интенсивную коррозию. Во всех видах топлива они должны отсутствовать.

Соединения серы в топливе — наиболее агрессивные вещества. В жидкой фазе агрессивными являются только меркантаны, сероводороды и элементарная сера, при сгорании же все сернистые соединения делаются агрессивными, так как образуют серный

156