книги из ГПНТБ / Соловьев Б.И. Теплотехнические испытания и эксплуатация судовых дизелей
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 10 |
||
|
|
|
Рпр |
= |
0,8 |
|
|
|
|
|
Рпр — 0,9 |
|
|
|
|
|
Рпр |
= 0,10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о" |
15" |
20° |
25° |
30° |
35° |
40° |
45° |
15" |
20° |
25° |
30° |
35° |
40" |
45" |
15° |
20° |
25° |
30' |
35° |
40° |
45" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
6 |
10 |
16 |
20 |
24 |
29 |
34. |
7 |
11 |
16 |
21. |
25 |
30 |
34 |
7 |
12 |
1/7 |
21. |
26 |
31 |
35 |
40 |
10 |
15 • |
20 |
24 |
29 |
34 |
36 |
1Ь |
16 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
12 |
16 |
21 |
26 |
31 |
36 |
4Ь |
50 |
13 |
18 |
23 |
28 |
33' |
38 |
43 |
14 |
19 |
24 |
29, |
34 |
39 |
44 |
16 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
60. |
16 |
21 |
26 |
31 |
36 |
4,1 |
46 |
17 |
22 |
27 |
32 |
3(7 |
42 |
48 |
118 |
23 |
28 |
33 |
38 |
43 |
49 |
70 |
10, |
24 |
39 |
34 |
39 |
44 |
50 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
4,1 |
20 |
26 |
31 |
36 |
41 |
46 |
52 |
80 |
21 |
26 |
31 |
37 |
42 |
47 |
52 |
22 |
27 |
32 |
37 |
43 |
48 |
5 а |
22 |
28 |
33 |
38 |
44 |
49 |
54 |
90 |
23 |
28 |
33 |
39 |
44 |
49 |
51 |
24 |
29 |
34 |
40 |
45 |
50 |
56 |
24 |
30 |
35 |
41. . 46 |
51 |
57 |
|
100 |
24 |
30 |
35 |
41. |
46 |
51 |
51 |
25 |
31 |
36 |
42 |
47 |
53 |
58 |
26 |
32 |
37 |
43 |
48 |
54 |
59 |
|
|
|
Рпр |
= |
1.1 |
|
|
|
|
/>п Р = |
1.2 |
|
|
|
|
|
/>пр |
= 1,3 |
|
|
|
|
15° |
20 * |
25° |
30° |
35' |
40° |
45" |
15° |
20" |
25" |
30° |
35° |
40° |
45° |
15° |
20° |
25° |
30° |
35° |
40° |
45° |
за |
8 |
13 |
17 |
22 |
27 |
32 |
36 |
9 |
13 |
18 |
23 |
28 |
32 |
37 |
9 |
14 |
19 |
24 |
28 |
33 |
30 |
40 |
Ь2 |
17 |
22' |
97 |
32 |
37 |
42 |
13 |
1.8 |
23 |
28 |
33 |
38 |
42 |
14 |
Ш |
24 |
29 |
33 |
38 |
43 |
50 |
16 |
21 |
26 |
31 |
36 |
44= |
46 |
16 |
22 |
27 |
32 |
37 |
42 |
47 |
17 |
22 |
27. |
32 |
'37 |
4.3 |
48 |
60 |
19 |
24 |
29 |
34 |
39 |
44 |
50 |
10 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
20 |
26 |
30 |
36 |
41. |
46 |
51 |
70 |
21 |
26 |
32 |
37 |
42 |
47 |
53 |
22 |
27 |
32 |
38 |
43 |
48 |
54 |
23 |
28 |
33 |
39 |
44 |
49 |
54 |
80 |
23 |
29 |
34 |
39 |
45 |
50 |
55 |
24 |
39 |
35 |
40 |
46 |
51 |
56 |
25 |
за |
36 |
41 |
46 |
52 |
57 |
90 |
25 |
31 |
36 |
42 |
47 |
52 |
58 |
26 |
31 |
37 |
42 |
48 |
53 |
59 |
27 |
32 |
38 |
43 |
49 |
54 |
60- |
100 |
27 |
33 |
38 |
44 |
49 |
55 |
60 |
28 |
33 |
39 |
44 |
50 |
56 |
61 |
29 |
34 |
40 |
46 |
51 |
56 |
62 |
В случае, когда появляется опасность выпадения влаги (осо бенно неблагополучно обстоит дело в этом отношении с двигате
лями «Бурмейстер |
и В а й н » ) , |
следует |
уменьшить |
подачу охлаж |
|
д а ю щ е й воды |
на |
воздухоохладители |
клапанами, |
расположенными |
|
на выходе из |
них, ежечасно |
открывать воздушные пробные кра |
|||
ны продувочного ресивера, чтобы у д а л я т ь скапливающуюся в нем воду.
§ 5. Влияние гребного винта на работу дизелей
Гребной винт должен соответствовать корпусу и главному дви гателю при работе его на эксплуатационном р е ж и м е полного хода,
полной |
грузовой |
осадке |
судна |
и нормальных гидрометеорологи |
ческих |
условиях. |
Только |
тогда |
будет полностью использоваться |
номинальная мощность главного двигателя при номинальных обо
ротах, двигатель |
будет р а б о т а т ь без перегрузки, а судно иметь |
проектную скорость. |
|
Несоответствие |
винта корпусно-силовому комплексу судна ве |
дет к недоиспользованию мощности главного двигателя или, нао
борот, к перегрузке его |
и невыполнению проектной скорости, пе^ |
||||
р е р а с х о д у топлива и т. п. |
|
|
|
|
|
В процессе эксплуатации несоответствие винта главному дви |
|||||
гателю и корпусу судна |
легко определить, пользуясь |
способами, |
|||
о б л а д а ю щ и м и |
неодинаковой степенью точности. Наиболее точным |
||||
и полным способом, позволяющим произвести анализ |
р а б о т ы |
вин-, |
|||
та при различных режимах, является построение |
ходовой |
(пас |
|||
портной) характеристики |
судна. |
|
|
|
|
Очень простым способом выявления рациональных • режимов |
|||||
эксплуатации |
двигателя |
и оценки .соответствия |
гребного |
винта |
|
корпусно-силовому комплексу является построение совместно вин
товой |
характеристики |
A/f =f(n) |
и |
внешней |
ограничительной |
(ма |
||||||
шинной) |
характеристики |
= |
f(ri) |
по |
крутящему |
номинальному |
||||||
моменту |
при /ИК р. ноя |
|
= |
const |
|
|
|
|
|
|
||
(рис. |
16). |
|
|
|
|
|
~\ |
|
|
|
|
|
Винтовая |
характеристика |
|
|
|
|
|
|
|||||
строится |
по опытным |
данным — |
|
|
|
|
|
|||||
испытаний. Расчет и построе |
|
|
|
|
|
|
||||||
ние |
внешней' |
ограничительной |
|
|
|
|
|
|
||||
характеристики |
производятся |
|
|
|
|
|
|
|||||
в следующем |
порядке. |
Вычи |
|
|
|
|
|
|
||||
сляют номинальный |
|
крутящий |
|
|
|
|
|
|
||||
момент |
главного двигателя по |
|
|
|
|
|
|
|||||
номинальной |
. индикаторной |
|
|
|
|
|
|
|||||
мощности и номинальной ча |
|
|
|
|
|
|
||||||
стоте |
в р а щ е н и я : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Считая величину |
крутящего |
|
Рис. |
16. |
Винтовые |
(1, 2, 3) |
и |
|||||
|
внешняя |
ограничительная |
(4) |
|||||||||
момента |
постоянной, |
определя- |
|
|
|
характеристики |
|
|||||
о 1
ют мощность при произвольно з а д а н н о й частоте вращения, отлич ной от номинальной
|
|
|
|
. г |
Мкр. ном |
" |
|
|
|
|
|
|
А ' = |
716.2 |
• • |
|
|
После |
этого |
по |
двум |
точкам, |
соответствующим номинальным |
|||
величинам |
N H 0 M |
и п н о м |
(точка А |
на |
рис. 16) и |
вычисленным зна |
||
чениям Л ' н о м и |
п |
(точка |
Б) |
проводят |
прямую |
линию 4, которая |
||
будет являться внешней ограничительной характеристикой, пере секающейся с построенной ранее винтовой характеристикой
В действительности внешние характеристики не являются пря мыми линиями, однако в небольшом диапазоне отклонений мощ ности и частоты вращения от номинальных значений их м о ж н о применять в виде прямых без существенных погрешностей. П о точке пересечения внешней и винтовой характеристик с г р а ф и к а снимают значения частоты вращения и мощности, которые макси мально может развивать главный двигатель с д а н н ы м гребным винтом.
Если точка пересечения внешней и винтовой характеристик рас положится влево от точки А (точка В), то винт будет «тяжелым» . Главный двигатель при этом работает с предельным средним ин
дикаторным давлением и повышенными температурами |
отходящих |
||||||||
газов, снижает |
индикаторную мощность. Винт |
т а к ж е |
будет «тяже |
||||||
лым», если развивается номинальная мощность, а |
частота |
вра |
|||||||
щения меньше номинальной. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Если ж е точка пересечения |
внешней и |
винтовой |
характеристик |
||||||
располагается |
вправо от |
точки |
А |
(точка |
Г), |
то винт |
будет |
«лег |
|
ким». Главный |
двигатель |
в этом случае не р а з в и в а е т |
номинальной |
||||||
мощности д а ж е |
при повышенной |
против |
нормальной |
частоте |
вра |
||||
щения вследствие того, что работает с пониженным средним ин дикаторным давлением .
Если установленный на судне гребной винт не соответствует пропульсивному комплексу, результатом чего является повышение или понижение частоты вращения, то д л я доведения ее до номи
нального значения необходимо изменить шаг или диаметр |
<греб- |
||
ного |
винта. В к а ж д о м |
конкретном случае вопрос о способе |
устра |
нения |
несоответствия |
винта главному двигателю д о л ж е н решаться |
|
на основании расчетов и анализа испытаний пропульсивного ком
плекса |
судна. |
|
|
|
|
|
При «легком» винте необходимо увеличить его |
диаметр |
(нап |
||||
лавкой |
концов |
лопастей) или .шаг. П р и «тяжелом» |
винте — умень |
|||
шить диаметр |
(обрезкой лопастей) или шаг . |
|
|
|||
Ш а г |
винта |
со съемными |
лопастями изменяется |
путем соответ |
||
ствующего разворота лопастей. П р и этом . величина |
изменения |
ша |
||||
га ограничена |
наибольшим |
размером эллиптических отверстий во |
||||
ф л а н ц а х съемных |
лопастей. |
|
|
|||
Величину шага, |
на которую необходимо установить винт, |
мож |
||||
но определить по следующей |
формуле: |
|
|
|||
"ном
32
где |
Н2 |
— новый |
ша г винта, на который |
необходимо |
|
установить |
|||||||||||
|
|
|
винт, |
м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
# i — установленный ша г винта, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
п.] |
— н а и б о л ь ш а я |
частота |
вращения |
главного |
|
двигателя, |
||||||||||
|
|
|
об/мин; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
п н |
о |
м — номинальная |
частота |
вращения, которую необходимо по |
||||||||||||
|
|
|
лучить, |
об/мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Н а |
основании |
опытных данных установлено, что изменение час |
||||||||||||||
тоты вращения |
винта на 1% : по отношению к номинальной |
требует |
|||||||||||||||
изменения шага или диаметра |
винта |
приблизительно на 1,25%- Эта |
|||||||||||||||
зависимость |
основана на том, что у |
гребного |
винта в |
|
некоторых |
||||||||||||
пределах можно |
менять |
диаметр |
и шаг, не меняя частоты |
враще |
|||||||||||||
ния главного двигателя, если сумма диаметра винта |
и его |
ш а г а |
|||||||||||||||
сохраняется постоянной с точностью около 10% в ту |
|
или |
иную |
||||||||||||||
сторону. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
У гидродинамически «тяжелого» винта сумма ш а г а и д и а м е т р а |
||||||||||||||||
больше, чем у номинального. У |
гидродинамически |
«легкого» — |
|||||||||||||||
меньше. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Опыты, проведенные в опытовом бассейне Голландии, |
|
показа |
||||||||||||||
ли, |
что при обрезке лопастей |
винтов частота |
в р а щ е н и я |
меняется |
|||||||||||||
не |
по указанной |
зависимости. Это объясняется |
тем, что |
при об |
|||||||||||||
резке только концов лопастей прочие геометрические |
|
элементы |
|||||||||||||||
винта |
(ширина и толщина лопастей, |
дисковое |
отношение) |
пропор |
|||||||||||||
ционально не меняются из -за большой трудоемкости |
такой ра |
||||||||||||||||
боты. |
Т а к ж е |
трудно учесть |
степень |
шер'оховатости |
|
поверхности |
|||||||||||
лопастей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Установлено, |
что дл я уменьшения д и а м е т р а |
винта, |
при кото |
|||||||||||||
р о м ' ч а с т о т а |
вращения |
главного |
двигателя меньше |
номинальной, |
|||||||||||||
длина |
удаленной |
части |
лопасти |
д о л ж н а |
быть |
1,333 |
раза |
|
б о л ь ш е |
||||||||
уменьшения д и а м е т р а геометрически подобного винта, подобран ного расчетом. Поясним это на примере.
На судне установлен гребной винт диаметром 4,5 м, при котором частота вращения главного двигателя снизилась со 135 до 130 об/мин. На сколько нуж но обрезать этот винт, чтобы повысить ее до номинальной.
Частота вращения двигателя снизилась на 3,7%, для ее повышения до но минальной диаметр винта следует уменьшить на 3,7X11 J25 =4,62%. Однако при обрезке только концов лопастей величину 4,62 нужно умножить еще на 1,333,. тогда получим 4,62Х'1,333=6,17%. Следовательно, диаметр винта после обрезки лопастей будет равен
D=4,5-(l-0,0617)=4,22vU. |
|
|
У цельнолитых латунных винтов вместо обрезки лопастей |
мож |
|
но -изменить ш а г подрубкой лопастей |
за счет уменьшения их тол |
|
щины, (рис. 17). |
|
|
В условиях эксплуатации судна |
техническое состояние |
про- |
пульсианого комплекса с течением времени может измениться по следующим причинам . Меняется состояние подводной части суд на, она обрастает и загрязняется, увеличивается ее шероховатость из-за коррозии, гофр и вмятин. Это обусловливает увеличение со противления трения корпуса судна, которое непрерывно возраста-
2. Б. I I . Соловьев |
33 |
ет и практически не восстанавливается д о первоначальной |
вели |
||||||||||||||||||
чины при докованнн |
и |
покраске. П о в р е ж д а ю т с я |
кромки |
и поверх |
|||||||||||||||
ность гребных винтов. И з м е н я ю т с я характеристики работы |
глав |
||||||||||||||||||
ных двигателей вследствие износа топливной |
аппаратуры, цнлинд- |
||||||||||||||||||
ро-поршневой группы, органов газообмена, загрязнения |
полостей |
||||||||||||||||||
охлаждения |
втулок, |
цилиндровых |
крышек, охладителя продувоч |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ного |
воздуха. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и |
расчетах |
ходкости |
судна |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
необходимо учитывать запас мощ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ности на преодоление увеличиваю |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
щегося |
с |
течением |
времени |
сопро |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тивления |
трения движению |
судна. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Если |
такого |
з а п а с а |
мощности., не |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
будет, |
то |
впоследствии |
главный |
||||||||
Рис. |
|
17. Изменение |
шага |
винта: |
двигатель |
не может развивать но |
|||||||||||||
|
минальную |
мощность. |
|
|
|
|
|||||||||||||
а — |
|
уменьшение |
шага: |
а |
— |
увеличе |
|
|
|
|
|||||||||
ние, шага; / —направление |
движения |
В |
условиях эксплуатации |
судна |
|||||||||||||||
винта; |
2 — срубленная |
часть: 3 — на |
|||||||||||||||||
|
|
правление |
вращения винта |
|
оптимальные условия стендовых .ис |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
пытаний |
двигателя |
часто |
не выдер |
||||||||
ж и в а ю т с я или в ы д е р ж и в а ю т с я очень кратковременно, поэтому |
|
фак |
|||||||||||||||||
тическая мощность двигателя |
оказывается |
меньше, чем |
показанная |
||||||||||||||||
на стенде, а следовательно, винт оказывается |
неподходящим. |
|
|
||||||||||||||||
|
Перечисленные факторы влияют на работу всего |
пропульси.в- |
|||||||||||||||||
ного |
комплекса |
судна |
и |
приведут |
к несоответствию |
между, |
вин |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
том, |
|
силовой |
|
установкой |
и |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
корпусом. Гребной винт стано |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вится |
|
гидродинамически |
|
«тя |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж е л ы м » , |
в |
результате |
|
чего |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
главный |
двигатель |
|
не |
будет |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
работать по номинальной вин |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
товой |
|
характеристике |
1 |
(рис. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18), |
|
|
соответствующей |
|
нор |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мальным |
условиям |
эксплуата |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции судна, а перейдет на пони |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
женную |
винтовую |
характери |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стику |
|
2. |
Мощность |
двигателя |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уменьшится до точки Б, и со |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
НОН |
|
ответственно |
уменьшится, |
.кру |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
т я щ и й |
момент. |
|
|
|
|
|
||||||
Рис. .Je. Влияние условий работы судна |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
В |
|
наиболее |
неблагоприят |
||||||||||||||||
на |
винтовые характеристики |
двигателя |
|
||||||||||||||||
I |
|
|
(/, 2, |
3, |
4): |
|
/ / |
— диа |
ных |
|
условиях |
п л а в а н и я |
|
при |
|||||
— зона «тяжелых» |
винтов», |
сильном |
обрастании |
корпуса |
|||||||||||||||
пазон |
работы |
гребного |
винта; |
111 — зона |
|||||||||||||||
|
|
«легких» |
винтов |
|
|
судна, |
сильном |
встречном |
вет |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ре, |
погнутости лопастей |
винта, |
||||||||
установке винта с шагом больше номинального, при |
п л а в а н и и ; н а |
||||||||||||||||||
мелководье и т. д. мощность значительно |
снизится (точка В ) , |
дви |
|||||||||||||||||
гатель будет работать по винтовой характеристике |
3 с перегрузкой. |
||||||||||||||||||
|
П р и плавании судна в балласте, при |
|
попутном |
ветре, при |
ма |
||||||||||||||
лом |
шаге винта, |
т. е. когда |
уменьшается |
|
сопротивление |
д в и ж е н и ю |
|||||||||||||
34
судна, двигатель будет развивать повышенную частоту вращения
иработать по винтовой характеристике 4 с недогрузкой.
Воптимальном случае мощность двигателя будет соответство
вать точке Г.
§ 6. Выбор режима |
работы главного двигателя по условиям |
: |
плавания |
Выбор оптимального эксплуатационного р е ж и м а работы глав
ного судового двигателя в конкретных условиях |
плавания |
являет |
|
ся одной из актуальных п постоянно решаемы х |
судовыми меха |
||
никами' задач . Р е ж и м работы |
главного двигателя определяет его |
||
долговечность, надежность и |
экономичность, а |
т а к ж е |
скорость |
-судна. Например , увеличение эксплуатационной скорости судов типа'«Сплит» на 0,155 узла дает ежегодную дополнительную при быль 325 тыс. руб. [42] .
К а к |
у ж е |
указывалось, на р е ж и м работы |
двигателя |
влияют |
||||
многочисленные эксплуатационные |
факторы . |
|
|
|
|
|||
Заводы - дизелестроители гарантируют надежну ю |
работу |
дви |
||||||
гателя на номинальной ' мощности только при |
определенных |
ус |
||||||
ловиях |
(см. § 1). Однако в реальных |
условиях эта |
гарантии, |
к а к |
||||
правило, не выдерживаются, поэтому возможны |
случаи |
работы |
||||||
двигателя с перегрузкой. Чтобы и х избежать, |
уменьшают подачу |
|||||||
топлива. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Критериями надежности двигателя являются тепловая и ме |
||||||||
ханическая |
напряженность . |
|
|
|
|
|
|
|
Тепловая |
напряженность двигателя |
определяет |
работоспособ |
|||||
ность Ц П Г |
и в эксплуатации оценивается следующими |
парамет |
||||||
рами: средним индикаторным или эффективным давлением, |
тем |
|||||||
пературой отходящих газов, температурой деталей |
Ц П Г , темпера |
|||||||
турой - отходящег о о х л а ж д а ю щ е г о |
маслаили |
воды |
из |
поршней, |
||||
о х л а ж д а ю щ е й воды из цилиндровых крышек, |
удельным расходом |
|||||||
топлива, |
температурой и давлением |
продувочного воздуха. |
|
|
||||
Механическая или динамическая напряженность двигателя оп ределяет .работоспособность коленчатого вала, головных, мотылевых л рамовых подшипников, анкерных связей, донышек порш
ней и оценивается значениями: крутящего момента, |
максимально |
||||||||||
го давления сгорания, скорости нарастани я |
давления |
со=Ар/Аф |
|||||||||
(по углу |
поворота |
коленчатого вала) |
и |
отношением pz/pi, |
макси |
||||||
мальной силы, действующей на детали движения . |
|
|
|
|
|||||||
Д л я выбора |
безопасного р е ж и м а |
работы |
главного |
двигателя |
|||||||
(в конкретных |
гидрометеорологических |
условиях |
|
плавания, |
при |
||||||
определенном техническом его состоянии и корпуса |
судна) суще |
||||||||||
ствует несколько |
способов. [39] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Первый |
способ |
— непосредственный |
контроль |
тепловой и |
меха |
||||||
нической напряженности по приборам . |
Однако |
аппаратура |
дл я |
||||||||
замера температур |
деталей Ц П Г |
пока |
не изготовляется |
промыш |
|||||||
ленностью, а экспериментальная |
(научно-исследовательских |
ин |
|||||||||
ститутов) |
— сложна, громоздка и |
недостаточно надежна . |
Механи - |
||||||||
2* |
. 3 5 |
ч е с к ая напряженность м о ж е т быть измерена с помощью торсиометров, индикаторов и максиметров .
Второй |
способ — использование |
косвенных, постоянно контро |
лируемых |
параметров дл я оценки |
тепловой напряженности дви |
гателя, например температуры отработавших газов. Н о согласно
опытным данным, |
дл я двигателей с наддувом она не может |
быть |
||||
таким критерием, |
так ка к не о т р а ж а е т изменения температурного |
|||||
состояния |
деталей |
Ц П Г (например, |
поршня на различных |
режи |
||
мах |
работы двигателя) и больше зависит от коэффициента' |
избыт |
||||
ка |
воздуха |
а. |
|
|
|
|
Третий |
способ |
— использование |
ограничительных |
скоростных |
||
характеристик (см. рис . 19, 20, 21), которые устанавливают преде лы режимов судового главного двигателя по условиям обеспече ния надежности его работы, оцениваемой одним или несколькими эксплуатационными п а р а м е т р а м и : крутящим моментом, средним индикаторным или эффективным давлениями, коэффициентом из бытка воздуха.
Например, чтобы механические н а п р я ж е н и я |
коленчатого |
вала |
|||||
и валопровода не превышали допустимых на номинальном |
режи |
||||||
ме, необходимо сохранить во всем диапазоне |
частоты |
вращения |
|||||
номинальный крутящий момент Мкр, |
Н О м постоянным. |
Изменение |
|||||
мощности |
в зависимости от частоты |
в р а щ е н и я |
при М к р .н о |
м = |
const |
||
называется |
ограничительной характеристикой |
по |
номинальному |
||||
крутящему |
моменту (см. рис. 16, 18). |
|
|
|
|
|
|
В практике широкое применение дл я выбора |
режима |
работы |
|||||
двигателя |
(из-за наглядности и учета различных |
эксплуатационных |
|||||
факторов) |
находят ограничительные |
скоростные |
|
характеристики |
|||
зависимости среднего индикаторного д а в л е н и я |
от |
частоты |
вра |
||||
щения . |
|
|
|
|
|
|
|
' 82 66 SO 94 98 Ю2 tOS Щ 7ft Ив /22 126 Wn.oO/mm
Рис. 19. Ограничительные характеристики работы двигателя МАИ K9Z70/il20A5 (суда типа «Выборг»)
Н а рис. 19 представлены ограничительные характеристики ра боты двигателя М А Н K9Z70/120A5 судов типа «Выборг» [51] . Ли -
36
ни я ABCD—допускаемая граница длительной работы двигателя при температуре воздуха на всасывании меньше или равной 30°С,
AAiCiDiH |
и AA2C2D2H |
— то ж е , н о |
при температуре 35 и 40°С со |
||||
ответственно. EF — ограничительная |
линия при плавании |
груже |
|||||
ного судна |
в |
штормовых |
условиях |
(при |
волнении больше |
4 бал |
|
л о в ) . Л и н и я |
DH — линия |
м а к с и м а л ь н о й |
частоты в р а щ е н и я , |
допу |
|||
скающей длительную |
работу. Участок АВ |
соответствует номиналь |
|||||
ному значению максимальной силы, действующей на детали дви жения (головное соединение), с допуском ± 2 , 0 кгс/см2. В интерва ле ВС допускается работа двигателя с номинальным средним ин
дикаторным давлением . |
Участки |
CD, CXDU |
C2D2 |
соответствуют |
но |
|||||
минальной температуре |
втулки при |
/ в = 30, |
35 и. 40°С |
соответствен |
||||||
но. На |
график т а к ж е нанесены |
теоретические |
винтовые |
харак |
||||||
теристики зависимости pv =сп2, |
показывающие, |
как |
изменяется |
|||||||
среднее |
индикаторное давление |
и ч а с т о т а ' в р а щ е н и я при изменении |
||||||||
подачи топлива в конкретных условиях плавания . |
|
|
|
|
||||||
Использование |
ограничительных |
характеристик |
для |
выбора |
||||||
эксплуатационного |
режима работы |
главного судового |
двигателя. |
|||||||
П р е д п о л о ж и м , что двигатель работает на |
эксплуатационных |
обо |
||||||||
ротах и |
среднем индикаторном |
давлении, |
соответствующих |
на |
||||||
графике |
точке М |
(см. рис. 19). |
И з |
графика |
видно, что данный |
ре |
||||
ж и м находится в допустимой области и что двигатель можно до
полнительно нагрузить. Передвигаясь вверх по винтовой |
харак |
|||||||||||||||||||
теристике |
Pi = |
сп2, |
|
проходящей через точку М, |
находим |
точки |
ее |
|||||||||||||
пересечения |
с |
ограничительными |
характеристиками |
д л я |
темпера |
|||||||||||||||
тур 30, 35 и 40°С. Получим точки Ми |
М2, |
М3, |
которые |
определяют |
||||||||||||||||
допустимую нагрузку двигателя по pL |
и |
п д л я |
данных |
конкрет |
||||||||||||||||
ных |
условий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Изменение |
условий плавания |
судна |
при неизменном |
положении |
||||||||||||||||
топливной |
рукоятки |
(при |
наличии предельного |
регулятора |
часто |
|||||||||||||||
ты |
в р а щ е н и я ) |
изменяет р е ж и м работы |
д в и г а т е л я по |
горизонталь |
||||||||||||||||
ной |
прямой |
NM, |
т. е. сохраняется |
постоянное |
значение |
pt, |
а |
из |
||||||||||||
меняется |
частота |
в р а щ е н и я . |
П р и |
утяжелении |
работы |
винта |
и |
|||||||||||||
д в и г а т е л я |
|
(встречный ветер, |
п л а в а н и е |
на мелководье) |
|
точка |
М |
|||||||||||||
будет перемещаться влево и займет |
в |
определенных |
|
условиях |
||||||||||||||||
положение N. Облегчение работы винта перемещает р е ж и м дви |
||||||||||||||||||||
гателя |
(точку М) |
вправо. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N, |
|||||
Д в и г а т е л ь , |
р а б о т а ю щ и й в |
режиме, |
х а р а к т е р и з у е м о м |
|
точкой |
|||||||||||||||
т а к ж е |
м о ж н о |
нагрузить |
до |
безопасных |
р е ж и м о в |
Nlt |
|
N2 |
и |
N3 |
||||||||||
в конкретных условиях п л а в а н и я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Если двигатель |
работает |
на |
р е ж и м а х , |
обозначенных |
точками |
|||||||||||||||
M i |
или |
М2 |
|
графика, и если р а б о т а |
винта |
утяжеляется, |
отчего |
па |
||||||||||||
дают обороты |
двигателя, |
то |
во |
и з б е ж а н и е перегрузки |
дизеля |
не |
||||||||||||||
обходимо уменьшить подачу топлива топливной рукояткой. В ана
логичных условиях изменение |
р е ж и м а работы |
двигателя |
(точка |
||
Мъ) |
м о ж н о допустить |
только до точки В, затем |
необходимо |
умень |
|
шить |
подачу топлива. |
|
|
|
|
Чтобы упростить работу с графиком ограничительных |
харак |
||||
теристик и на к а ж д о м |
р е ж и м е |
не производить |
индицирование и не |
||
37
определять значения |
р г , |
рекомендуется |
для |
|
конкретного |
судового |
|||||||||||||
двигателя |
построить |
зависимость |
|
'между рь и положением топлив |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
з а |
|
ной рукоятки TP и вместо шка |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лы |
Pi |
|
пользоваться |
шкалой |
||||||
|
|
|
1 — ; |
Г// |
ТА. |
/ |
/ |
|
ТР. |
Зависимость межд у р; |
и |
||||||||
|
|
|
|
|
/ А |
|
|
|
TP |
д о л ж н а |
|
обязательно про- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
> . |
|
веряться после каждо й регули- |
|||||||||||
|
90 |
|
95 'tW'~ w |
7/0 |
ио^ой^х |
|
ровкн двигателя и смены сорта |
||||||||||||
Рис. |
20. |
Ограничительные характернстн- |
|
|
- |
( |
|
Р |
|
- |
|
|
|||||||
|
|
|
V , |
|
|
|
|
Т 0 П Л 1 1 в а |
Н а |
и с |
2 0 и |
2 1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ки |
работы |
|
.двигателя |
«Бурмействр |
и представлены |
|
ограничитель - |
||||||||||||
А В С , 1 / Я |
Вайн» |
74VTBF160: |
|
|
|
ные |
характеристики |
двигате- |
|||||||||||
Я |
у м е р |
е , ш о г о |
п о я с а / в < з ( Г С : |
|
лей |
«Бурмейстер |
|
и |
Вайн» |
и |
|||||||||
|
AxB^Ci |
|
— |
для |
тропиков, /„ |
>30 С |
|
о |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
||
ЛВС — для умеренного пояса, |
/ в < 3 0 а С : |
д л я тропиков, ' п |
>30°С |
«Зульцер») .
Ограничительные харак теристики разрабатываютс я по результатам специальных испытаний, проводимых за водом-изготовителем, науч но-исследовательскими ин ститутами пли отделами те плотехники пароходств. И х проведение сложно и трудо емко. Но применение огра ничительных скоростных ха рактеристик позволяет по высить коэффициент исполь зования построечной мощ
AiBtC\— ности главного двигателя и скорость хода судна.
§ 7. Применение цилиндровых |
масел в малооборотных |
дизелях |
|
Применение |
цилиндровых масел в |
судовых, дизелях включает: |
|
выбор марки |
цилиндрового масла |
для двигателя данного типа на основа |
|
нии рекомендаций завода-дизелестроителя и отдела теплотехники |
в зависимо |
||
сти от марки, применяемого топлива |
и содержания в нем серы; |
|
|
дозировку цилиндрового масла. Она имеет существенное значение для соз дания и поддержания стабильной масляной пленки между трущимися деталями
ЦПГ, что обеспечивает надежную и долговечную |
работу |
двигателя, а также |
||||
определяет его экономичность (см. табл. 13). |
Дозировка |
масла |
изменяется |
|||
при изменении |
режима |
работы двигателя, при обкатке |
его после |
постройки |
||
и ремонта судна, изменении сорта топлива и |
масла, технического |
состояния |
||||
ЦПГ; |
|
|
|
|
|
|
эксплуатацию |
системы |
цилиндровой смазки, |
в |
которую |
входят лубрикаторы |
|
с нагнетательными трубопроводами и маслоподающими штуцерами. Эксплуа тация лубрикатора заключается в ежевахтенном добавлении в него масла из расходной цистерны и наблюдении за его работой по масляным каплеуказателям или положению стальных шариков в расходомерных ' ротометрических стеклах [16]. Профилактика лубрикатора сводится к ежемесячной очистке фильтрующей сетки и ежегодной очистке корпуса лубрикатора от осадков. Профилактика маслоподагащего штуцера заключается в ежегодной его пере борке и постоянном наблюдении за плотностью невозвратных клапанов и сое-
38
динений. Нагнетательные трубопроводы ежегодно очищают от загустевших осадков масла и постоянно наблюдают за плотностью соединений в них.
В целях снижения эксплуатационных расходов и увеличения рентабельности транспортного и рыбопромыслового флота, а также из-за дефицитности легких топлив в связи с быстрым развитием наземного и воздушного транспорта в шестидесятых годах началось широкое применение тяжелых сортов топлива в
малооборотиых |
судовых двигателях |
(средневязкнх типа моторного |
топлива |
ДТ, |
|||
флотского |
мазута Ф-5 и |
Ф-12; высоковязких — моторного |
топлива |
ДМ и |
экс |
||
портных |
мазутов — 5 и |
+ 10°С). |
Это. обусловливается |
меньшей |
стоимостью |
||
(почти в 2 раза) |
тяжелых топлив против дизельного. |
|
|
|
|||
Тяжелые сорта топлив обладают более высокой зольностью, коксуемостью и
повышенным |
содержанием серы, чем дизельное. Это, а также |
строительство |
|||
высоконапряженных |
судовых двигателей |
вызывает |
применение |
специальных |
|
цилиндровых |
масел |
с композиционными |
щелочными |
присадками. |
Эти масла |
имеют повышенную термическую стабильность, моющие, антиизносные и кислотонейтра'лпзующие свойства. Кроме того, применение тяжелых топлив требует специальных мероприятий при эксплуатации Судовых двигателей: соответствую щей топливоподготовки и регулировки двигателя на оптимальный режим его работы; выбора соответствующих марок цилиндровых масел и их дозировки.
Организация топливоподготовки заключается в подогреве топлива (для пере качивания его из танков в отстойные и-расходные цистерны), очистке от меха нических примесей и воды путем сепарации (табл. 11). Для нормальной работы топливной аппаратуры и полного сгорания топлива вязкость его перед форсун
ками рекомендуется |
держать |
в |
пределах 1,7—2,5°ВУ |
(8,5—15,5° ест.) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 11 |
|
Примерная минимальная |
температураподогрева отечественного тяжелого |
||||||||
|
|
топлива |
для топливоподготовки |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Т е м п е р а т у р а п о д о г р е в а , "С |
|
|||
Топлива |
|
в |
топливных |
в |
отстойных |
при |
с е п а р а |
п е р е д ф о р |
|
|
|
|
н |
расходных |
|||||
|
|
|
|
танках |
|
ции |
сунками |
||
|
|
|
|
|
цистернах |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Моторное |
топливо |
ДТ . |
|
5 |
|
50 |
65 |
70 |
|
Флотский |
мазут Ф-5 . . |
|
5 |
|
60 |
|
70 |
75 |
|
Моторное Т О П Л И Е О ДМ . |
|
20 |
|
70 |
90 |
105 |
|||
Газотурбинное топливо |
|
16 |
|
50 |
Не |
сепа |
. .60 |
||
рируется
Из всех показателей качества цилиндровых 1масел для двигателей, работаю щих на тяжелом топливе, наиболее важным является щелочность. Она харак теризует количество содержащейся присадки в масле, обеспечивающей нейтра лизацию агрессивного действия продуктов сгорания серы, содержащейся в топ
ливе. Щелочность оценивается |
общим щелочным |
числом (ОЩЧ), |
обозна |
|||||
чающим уровень щелочности в мг КОН на 1 г масла. В |
зависимости |
от |
ще |
|||||
лочности масла подразделяют |
[69] |
на. мало-, средне- |
и высокощелочные |
(табл. |
||||
12). Малощелочные масла содержат до 4—5% |
присадки, |
среднещелочные 8—- |
||||||
20% и применяются для средне- |
и высокооборотных |
двигателей с |
высокой и |
|||||
сверхвысокой напряженностью. |
Высокощелочные |
масла |
содержат |
свыше |
20% |
|||
присадки и применяются для омазки цилиндров малооборотных двигателей. В. табл. 12 высокощелочные масла условно подразделены на три подгруппы по содержанию щелочности. В ней приведены сорта масел, наиболее часто приме няемых на советских судах.
Из назначения щелочных масел следует, что чем больше в топливе серы, тем выше должен быть уровень щелочности в применяемом масле. Однако еди ного подхода у дпзелестроительных и маслопроизводящих фирм к выбору ще
лочности |
применяемого масла |
(при определенном содержании серы в топливе) |
нет. Так, |
по данным фирмы |
«Шелл», при содержании серы в топливе до 4% |
39