книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

йёни. Минимальная мощность определяет возможности обеспечения малых скоростей движения корабля. Та­ ким образом, главный корабельный дизель может ра­ ботать без ограничений в пределах от эксплуатационной до минимальной эксплуатационной мощности.

Мощность на минимально устойчивом числе оборотов Mnin. у с т — наименьшая мощность, на которой обеспечи­

ваются устойчивая работа дизеля и возможность манев­ рирования корабля в течение ограниченного времени.

Рис. 1. Градация мощностей корабельных дизелей:

1 — винтовая характеристика; 2 — ограничительная харак­ теристика

Приведенная градация мощностей не является уни­ версальной и исчерпывающей (рис. 1). В зависимости от конструктивных и эксплуатационных особенностей мо­ гут применяться другие или дополнительные классифи­ кации мощностей.

У дизелей, предназначенных для привода генерато­ ров, обычно устанавливаются две мощности: номиналь­ ная, она же и эксплуатационная, с возможностью непре­ рывной работы без ограничения времени и максималь-

11

мая мощность, на которой можно работать в течение времени, оговоренного в технических условиях. Причем номинальное число оборотов устанавливается обычно при 50% полной мощности [1].

Из рассмотрения рис. 1, па котором графически изо­ бражена градация мощностей, следует, что она не ис­ черпывает всего множества режимов работы главных и вспомогательных двигателей, а лишь устанавливает гра­ ницы использования корабельных двигателей, связывая эти границы с номинальным режимом как отправным для оценки энергетических возможностей двигателя.

В связи с этим правильный подбор и назначение но­ минального режима чрезвычайно важны. От обоснован­ ности его подбора зависят важнейшие эксплуатационные свойства двигателя.

§3. экономичность

■Обычно экономичность различных дизелей сравни­ вается по удельному эффективному расходу топлива на 11омн иалыIом режп ме

ких двигателей на номинальном режиме их экономич­ ность на частичных режимах может быть различной.

С течением времени удельный расход топлива воз­ растает, что объясняется увеличением взносов, ухудше­ нием индикаторных и эффективных показателей дви­ гателя. На некоторых двигателях с установленным сро­

ком службы до переборки 2500—3000 я через 500—600 я работы удельный расход топлива возрастает на 20—

25%.

При прочих равных условиях это вызывает соответ­ ствующее сокращение действительной дальности плава­ ния корабля. В связи с этим необходимо периодически проверять экономичность дизелей и определять ее откло­ нение от нормальных значений.

12

Удельный расход топлива на данном числе оборотов может изменяться вследствие нарушения регулировки двигателя, повышенных взносов, изменения метеорологи­ ческих условий, несоблюдения режима смазки и охлаж­ дения, отложения нагара на стенках камеры сгорания, в сопловом аппарате и иа рабочих лопатках газовой тур­ бины, закоксовывання поршневых колец и сопловых от­ верстий форсунок и других отклонений от нормальных условий эксплуатации. Для поддержания экономичности двигателя в допустимых пределах необходимо периоди­ чески проверять параметры регулировки двигателя и приводить их в соответствие с данными формуляра. Необходимо соблюдать установленные для данного дви­ гателя режимы смазки и охлаждения, а также своевре­ менно и качественно проводить плановые осмотры и ре­ монты.

Так как невозможно рассматривать эксплуатацион­ ные свойства двигателя изолированно от его назначения и условий работы, то удельный эффективный расход топлива на единицу мощности не может служить един­ ственным и достаточным показателем экономичности.

Дальность плавания корабля при данном запасе топ­ лива зависит от энергетических затрат на получение за­ данной скорости корабля.

Если часовой расход топлива составляет GT, а до­ стигнутая при этом скорость корабля v, то удельный расход топлива на одну милю пути составит

G;

(5)

так как Gi = geNe, то

(6)

Из формулы (6) следует, что расход топлива на милю пути корабля зависит от удельного расхода топлива ge и

величины Ао —— , представляющей собой удельную эф­

V

фективную работу, затраченную на одну милю пути ко­ рабля. Чем больше g v, тем менее экономична энерге­ тическая установка корабля.

Для данного корабля Av во время эксплуатации не остается неизменной. При плавании в штормовую пого­

13

ду, во время Маневрирования корабля, при обрастании корпуса корабля и в других случаях, вызывающих по­ вышенное сопротивление движению, для достижения данной скорости v нужно затратить большую мощность, что приведет к росту g v и уменьшению дальности пла­ вания.

Так как

(7)

Для случая, когда показатель степени винтовой ха­ рактеристики т = 3,

Наибольший расход топлива на милю соответствует полной скорости, а наименьший расход топлива па милю обеспечивается на экономическом режиме, когда произ­

ведение gtAv становится минимальным. Из рассмотрен­ ного следует, что факторы, влияющие на удельный рас­

ход топлива в расчете на милю пути корабля, можно разделить на две группы:-

—факторы, влияющие на условия протекания рабо­ чего процесса и величину механических потерь и опре­ деляющие затраты топлива па единицу мощности .дви­ гателя;

—факторы, влияющие па режим плавания корабля, условия взаимодействия двигателя с гребным комплек­

сом и определяющие затраты мощности па единицу ско­ рости корабля.

При оценке состояния двигателей и назначении ре­ жимов работы необходимо учитывать совокупное влия­ ние обеих групп факторов. Для более полной оценки экономичности двигателя следует учитывать не только расход топлива, ио и расход смазочного масла.

Хотя расход смазочного масла составляет обычно всего 1,5—4,5% расхода топлива, т. е. 3—10 г/л.с.ч, эксплуатационные затраты на смазку относительно ве­ лики из-за его высокой стоимости. Недостаточно строгий подход к оценке экономичности двигателей по расходу

14

смазочного масла является причиной неоправданно большого расхода дорогостоящих масел и присадок

к ним и ухудшения условии работы деталей дви­ гателя.

§ 4. НАДЕЖНОСТЬ

Понятие о надежности двигателя

Для всякого механизма и устройства, тем более для такой сложной машины, как дизель, надежность являет­ ся важнейшим, если не самым важным, эксплуатацион­ ным свойством. Можно создать высокоэффективный и экономичный двигатель, компактность и архитектура ко­ торого безупречны, но, если этот двигатель будет недо­ статочно падежным во время эксплуатации, все прочие его качества обесценятся.

Проблема надежности приобрела особую остроту в последние годы в связи с усложнением конструкции и ростом напряженности корабельных дизелей.

В решениях XXIII съезда КПСС предусматриваются меры по значительному увеличению надежности дизе­ лей при одновременном их форсировании по основным удельным показателям (металлоемкость на единицу мощности, удельные расходы топлива и масла, удельная

в течение предусмотренного срока скужбы на всех экс­ плуатационных режимах в соответствии с особенностя­ ми энергетической установки при сохранении основных эксплуатационных показателей в допустимых преде­ лах.

Надежность является свойством временным. Ее нель­ зя рассматривать безотносительно ко времени, в течение которого она может сохраниться.

Безотказная работа дизелей, как и других машин, может быть обеспечена ограниченное время, по истече­ нии которого необходимо сменять или ремонтировать детали и агрегаты, лимитирующие надежность. Отсюда также следует, что надежность является свойством не­ стационарным. Надежность изменяется в зависимости от режимов работы, условий эксплуатации, качества смазочного масла и топлива, продолжительности не­ прерывной работы, уровня подготовки и технической

15

отказы могут повлечь за собой необходимость некоторо­ го снижения мощности (отказ одного или нескольких топливных насосов, закоксовывание сопловых отверстий форсунки, выход из строя воздухоохладителя и т. п.), вынужденный переход на ручное управление (отказ приборов или механизмов автоматического управления и

сигнализации), необходимость включения резервных пли дублирующих мехаипзмо'в (отказ масляного или топливного фильтра при наличии сдвоенной конструк­ ции и др.). ухудшение пусковых качеств при отказе од­ ного или двух пусковых клапанов многоцилнидрового двигателя или иные последствия, непосредственно не сказывающиеся на выполнении рабочих функций и не требующие остановки двигателя.

Один отказы могут быть легко и быстро устранены заменой отказавшей детали или механизма (замена плунжерной пары топливного насоса, сопла форсунки, фильтрующего элемента и др.). Другие отказы могут быть устранены обслуживающим персоналом после про­ ведения ремонта непосредственно па корабле. Некоторые отказы вызывают необходимость демонтажа двигателя и производства ремонта на специальных предприятиях. Отдельные отказы могут повлечь за собой столь серьез­ ные последствия, что устранение их и восстановление ра­ ботоспособности двигателя окажется невозможным.

Очевидно, что перечисленные разновидности отказов не равноценны по своим последствиям и по влиянию на надежность.

Отказы могут быть явными и скрытыми. Последние наиболее опасны. Оставаясь в течение некоторого вре­ мени незамеченными, они обнаруживаются тогда, когда происходит разрушение одного из элементов двигателя.

В зависимости от степени тяжести последствий от­ казы могут быть тяжелыми и легкими, безопасными и опасными для жизни и здоровья людей. Следует учиты­ вать, что тяжесть и опасность одного и того же отказа могут быть различными в зависимости от места и усло­ вий использования двигателя. Поэтому при оценке от­ каза нужно учитывать все особенности его взаимодейст­

вия с другими элементами энергетической установки ко­ рабля.

При оценке отказа необходимо учитывать, в каких условиях он возник: в нормальных условиях при соблю-

БИБЛИОТЕКА СОСЯ»

/

дении всех правил эксплуатации или в ненормальных условиях-—при перегрузках, нарушении правил эксплуа­ тации, нарушении последовательности действий личного состава во время приготовления к пуску, пуска и ра­ боты двигателя и т. д.

Отказы могут быть зависимыми и независимыми, -простыми и сложными, устранимыми и неустранимыми, прогнозируемыми и непрогнозируемыми, единичными и систематически повторяющимися. При анализе, оценке отказов п разработке мер но их устранению важно учи­ тывать, в результате каких причин (конструктивных, тех­ нологических или эксплуатационных) они появились.

Надежность двигателя является свойством вероят­ ностным, подчиняющимся законам математической ста­ тистики и теории вероятностей. Очевидно, что без хоро­ шо поставленной системы учета и анализа отказов ди­ зелей во время эксплуатации невозможно определить количественные характеристики надежности.

Показатели надежности

Надежность является столь сложным и емким поня­ тием, что для ее количественной оценки нельзя ограни­ читься одним каким-либо универсальным показателем. Приходится пользоваться несколькими показателями, каждый из которых характеризует одну из сторон на­ дежности. Показатели надежности применительно к дви­ гателям внутреннего сгорания не установлены с той оп­ ределенностью и полнотой, с какой установлены такие показатели, как мощность, экономичность и др.

Количественная оценка надежности дизелей сопря­ жена с большими трудностями, вытекающими из прак­ тической сложности учета многочисленных факторов, влияющих на надежность, сложности учета п анализа статистических данных об отказах и их прогнозирования. Малочисленность двигателей данного типа, находящихся в эксплуатации, создает дополнительные трудности в использовании статистических и вероятностных методов, на которых базируется теория надежности.

К числу широко используемых показателей надеж­ ности относятся: вероятность безотказной работы, ин­ тенсивность отказов, среднее время безотказной работы, вероятность отказов, плотность распределения отказов.

18