Литература по Механике и для Механиков / Для 3-го курса / Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (2)

•7

Вцелях уменьшения износов ЦПГ при пусках и на маневренных режимах рекомендуется прибегать к увеличению подачи лубрикаторов на 50%. Увеличение подачи рекомендуется также при появлении в ци­ линдрах признаков повышенных износов, задиров и пр.

Чрезмерно высокие подачи приводят к замасливанию цилиндра, увеличению нагароотложений на поршне, в зоне колец, на выхлопных окнах и сбросу большого количества масла в подпоршневые полости, что, в свою очередь, нередко приводит к возгоранию масла в них. Так­ же увеличивается заброс несгоревшего масла в турбокомпрессоры, при­ водящий к загрязнению проточной части турбин и снижению давле­ ний наддува. Нужно также не забывать, что двигатель будет работать с неоправданно большим расходом масла. Поэтому обычно фирмы ре­ комендуют с переходом на режимы пониженных оборотов уменьшать удельный расход пропорционально уменьшению среднего эффектив­ ного давления р е.

Втронковых двигателях «замасливание» цилиндров и вытекаю­ щие отсюда вышеперечисленные последствия происходят вследствие износа маслосъемных колец, износа (овализации) цилиндров, износа поршней и в первую очередь износа кепов поршневых колец и самих компрессионных колец.

Виды и причины износа цилиндропоршневой группы двигателей изложены в I томе учебника.

§£2.2.4» Обкатка цилиндропорш невой группы

Обкатка цилиндропоршневой группы двигателей включает три стадии.

Первая стадия, в ее задачи входит:

-достигнуть достаточно эффективного уплотнения цилиндра пор­ шневыми кольцами;

-устранить точечный или локальный контакт колец с цилиндром, обеспечить им возможность выдерживать высокие нагрузки со сторо­ ны газов без риска их поломки;

-достигнуть условий, при которых на большей части хода порш­ ня будет сохраняться режим жидкостной смазки без риска возникнове­ ния задиров.

Опыт показывает, что в новых двигателях достаточно эффектив­ ное уплотнение цилиндров достигается в течение 20 часов - это нор­ мальная продолжительность первой стадии приработки на стенде за­ вода.

Вторая стадия обкатки состоит в достижении бочкообразной формы рабочей поверхности колец. Верхний участок кривизны помо­ гает формированию масляного клина на поверхности цилиндра при движении поршня вверх, а нижний - формированию клина при движе­ нии вниз. На участке наибольшего радиуса кривизны происходит наи­ большее сжатие масляной пленки. Подобная бочкообразная форма ра­ бочей поверхности кольца приобретается в процессе ее истирания, так как кольцо при движении вверх и вниз приобретает угловые смещения в канавке и износу подвергаются то верхняя, то нижняя кромки.

Третья стадия обкатки заключается в создании микрорельефа поверхности цилиндра, при котором достигается гладкая и одновре­ менно шероховатая поверхность цилиндра, способствующая удержа­ нию масла на ней. Достигается это созданием при обкатке условий, провоцирующих коррозионный, но контролируемый во времени износ.

Следует отметить, что приобретение кольцами бочкообразной формы происходит быстрее, чем придание поверхности цилиндра не­ обходимой микроструктуры. Поэтому продолжительность третьей ста­ дии может оказаться значительно большей.

В целях увеличения скорости обкатки и сокращения ее продолжи­ тельности прибегают к использованию в двигателе сернистого топли­ ва и низкощелочного масла (ОЩЧ = 5-15 мг КОН/г.). На протяжении всей обкатки рекомендуется поддерживать увеличенную подачу масла лубрикаторами и переходить на нормальную подачу лишь после завер­ шения всех трех этапов обкатки.

Вторая и третья ступени обкатки, естественно, не укладываются в период заводской обкатки и продолжаются после сдачи судна в эксплуата­ цию. Исходя из экономических соображений, после сдачи судна в эксплу­ атацию допускается использование тяжелых сернистых топлив (S = 2— 2,5%) и соответственно высоко-щелочных масел, что, конечно, сказывает­ ся на снижении скорости изнашивания и увеличении времени обкатки.

Фирма «МАН-Бурмейстер и Вайн» применительно к двигателям последних моделей считает, что обкатка завершается лишь по проше­ ствии 1000-1500 часов работы. Однако и тогда не исключается необхо­ димость периодического контроля состояния рабочих поверхностей поршневых колец и цилиндров (по прибытии в порт), и лишь после достижения ими заданной формы и состояния поверхностей (без сле­ дов заполировывания и наличие на них масла) можно принимать окон­ чательное решение о завершении обкатки. Только тогда можно перехо­ дить с увеличенной подачи масла на смазку цилиндров на рекомендо­ ванную фирмой для нормальной эксплуатации.

Ряд фирм, производителей колец, оставляет на их рабочей повер­ хности следы токарной обработки. Это существенно облегчает реше­ ние задачи оценки конца обкатки. Исчезновение следов обработки как по высоте кольца, так и по его окружности принимается за признак конца обкатки.

Перечисленные выше рекомендации могут быть распространены и на режимы обкатки после замены поршневых колец или втулок ци­ линдров. В последних случаях рекомендуется переходить на использо­ вание малощелочного масла (ВР рекомендует для этой цели использо­ вать масло CL155, имеющее щелочность 15 мг КОН) и увеличенную его подачу при одновременном снижении нагрузки (надо лишь в тех цилиндрах, в которых эта замена осуществлена). Продолжительность работы на этом масле фирмой ВР рекомендуется 24-48 часов. При этом полезно снизить температурный режим в системе охлаждения. Это поможет спровоцировать конденсацию серной кислоты и тем самым ускорить создание пористой структуры рабочей поверхности цилинд­ ра. Снижения скорости износа можно также достичь при вводе в топ­ ливо специальной присадки - ВР Running-in Compound, которая при сгорании образует мелкий абразив, увеличивающий скорость изнаши­ вания ЦПГ.

Снижения подачи масла на смазку цилиндра с целью ускорения обкатки следует категорически избегать, так как это может приве­ сти к утонению и разрушению слоя масла и появлению на отдельных участках задиров.

§ 12.3* Смазка деталей движения, циркуляционная система смазки

§ 12.3*1* Циркуляционная система смазки

Системы смазки судовых дизелей подразделяются на системы с «сухим» или «мокрым» картером. Система с мокрым картером при­ меняется в двигателях относительно небольшой мощности, и для нее характерно хранение всего масла в картере, вместимость которого огра­ ничена, и это отрицательно отражается на скорости старения масла и сроках его замены (250-500 часов). Системы с сухим картером имеют все мощные мало- и среднеоборотные двигатели, используемые на судах в качестве главных. Наибольшей удельной вместимостью (2—3 л/кВт) обладают системы малооборотных двигателей, в которых масло ис­

пользуется и для охлаждения поршней. При водяном охлаждении удель­ ная емкость систем меньше и лежит в пределах 1,2-1,8 л масла/кВт мощности. Кратность циркуляции масла, представляющая собой отно­ шение подачи масляного циркуляционного насоса к емкости системы,

всистемах малооборотных двигателей равна 4-8. Это означает, что все масло за один час работы проходит через двигатель 4-8 раз.

Большим объемом масла, малой кратностью его циркуляции и исключением попадания в картер отработавшего в цилиндрах масла, а с ним и продуктов окисления и серной кислоты, объясняется наличие у крейцкопфных двигателей исключительно высокого срока службы системного масла, исчисляемого десятками тысяч часов. Практически

втечение всего срока службы двигателя масло ни разу не меняется - при условии, что обеспечивается эффективная его очистка от загрязняю­ щих примесей и воды.

щевого набора и в тор­ цах коффердамом, че­ рез приемную сетку за­ бирается автономным масляным насосом. От насоса масло поступа­ ет к термостатическо­ му клапану и маслоох­ ладителю или, минуя его, к фильтру (насос, фильтр и маслоохлади­ тель обязательно ре­ зервируют). От фильт­ ров масло поступает в дизель, где распреде­

ляется на смазывание и охлаждение внутренней системой смазывания. Из дизеля масло стекает в расположенную под ним сточную циркуля­ ционную цистерну, обычно резервируемую. Кроме сточно-циркуляци- онных цистерн, для восполнения потерь масла в дизеле предусмотре­ ны цистерны запаса свежего масла, для хранения и сепарации отрабо­ тавшего масла - цистерна грязного масла. Имеются также цистерны цилиндрового масла и масла для ГТК. Сепараторы масла, обеспечиваю­ щие более тонкую очистку, включены байпасно. Масло на сепарацию забирается навешенным на сепаратор насосом из циркуляционной цис­ терны или из цистерны грязного масла, куда оно может подаваться глав­ ным масляным насосом. Этим же насосом можно подавать грязное мас­ ло на палубу (сдавать на берег). Просепарированное масло вторым наве­ шенным насосом возвращается в циркуляционную цистерну.

§ 12.3*2* Очистка масел

Для сохранения качественных показателей системного (цирку­ ляционного) масла на протяжении всей его службы совершенно не­ обходима его эффективная очистка с использованием сепараторов и фильтров.

Сепарирование.

Согласно рекомендациям большинства специалистов центробеж­ ный сепаратор должен работать в режиме пурификации, байпасно с основным контуром подачи масла в двигатель, забирая его из сточной циркуляционной цистерны 10 и возвращая обратно в эту цистерну

(см. рис. 12.5). В различных источниках можно встретить разные реко­ мендации по выбору производительности сепаратора при сепарации масел. Здесь уместно помнить, что с уменьшением производительнос­ ти увеличивается время пребывания масла в барабане сепаратора, а значит, увеличивается и время воздействия на загрязняющие примеси центробежных сил, вырывающих их из потока масла. Кроме того, умень­ шается скорость потока масла между тарелками барабана, а, следова­ тельно, уменьшается сила, увлекающая их с потоком на выход. Следо­ вательно, при малых производительностях центробежной силе легче вырвать частицу из потока и отбросить к верхней плоскости тарелки, а оттуда - в грязевое пространство барабана. Отсюда следует вывод - чем меньше поток масла в сепараторе (меньше его производительность), тем выше эффективность сепарации, полнее очистка. Но в то же время количество пропускаемого через сепаратор масла уменьшается. И это нужно также учитывать при выборе его производительности. Оптимальным будет такой режим, при котором количество поступаю­ щих из двигателя нерастворимых в масле частиц (сажа, карбоны, карбоиды и пр.) будет равно или несколько меньше количества удаляемых частиц.

Согласно рекомендациям ведущих фирм для достижения наибо­ лее полной очистки все масло, находящееся в системе малооборотного двигателя, должно пропускаться через сепаратор три раза в день при производительности сепаратора не выше 40% от паспортной. Цирку­ ляционное масло тронковых двигателей работает в более тяжелых ус­ ловиях и подвергается более интенсивной деградации, поэтому требу­ ется и более интенсивная его очистка. Так, фирма «МАН» для этого класса двигателей рекомендует осуществлять пятикратную сепарацию на производительности 20%.

Отделение в сепараторе твердых и нерастворимых в масле частиц и воды происходит на основе разницы центробежных сил, приложен­ ных к этим частицам и к маслу. Это различие будет тем выше, чем больше разница их плотностей. Эта разница увеличивается с повыше­ нием температуры масла, так как его плотность при этом снижается в большей степени, чем плотность загрязняющих примесей.

Отделение частиц также облегчается при снижении вязкости мас­ ла, а это также достигается с повышением температуры. Поэтому для улучшения эффективности сепарации масло необходимо подогревать до возможно более высокой температуры (80-85° С), при которой на­ ходящаяся в сепараторе вода еще не кипит. Желательно, чтобы этот диапазон температур выдерживался в пределах ±20%.

Размер частиц, не пропускаемых фильтром (тонкость фильтрации), зависит от проходного сечения фильтрующей сетки. Все частицы, имею­ щие сферическую форму и размеры, укладывающиеся в величину про­ ходного сечения фильтрующего элемента, фильтром будут пропуще­ ны, а все частицы больших размеров - задержаны.

Вдействительности форма частиц может быть самой различной и

взависимости от того, как находящаяся в потоке масла частица подой­ дет к фильтрующей сетке - своей узкой или широкой частью, она либо застрянет, либо будет фильтром пропущена. Этим объясняется, что на практике фильтр задерживает не только те частицы, размеры которых превышают проходное сечение фильтрующей сетки, но и более мел­ кие. Так, в ходе исследований установлено, что при использовании фильтрующей сетки с сечением 35 мм 85-90% частиц размером более 20 мм остаются на сетке и через фильтр не проходят. Этот результат объясняется тем, что на практике лишь небольшая часть частиц при­ месей имеют сферическую форму, а форма большинства иррегулярна,

ипоэтому они застревают при прохождении фильтрующего полотна. На практике используются два основных метода фильтрации:

1.Поверхностная, когда загрязняющие частицы задерживаются на поверхности фильтрующего элемента (рис. 12.7).

2.Объемная, когда частицы удерживаются внутри, в каналах, фильтрующего элемента. Последний вариант, обеспечивая более тон­ кую фильтрацию, в то же время обладает существенным недостатком - по мере загрязнения объемного фильтра его сопротивление увеличива­ ется, и фильтрующий элемент необходимо менять на новый. Фильтры поверхностного типа позволяют применять автоматически осуществ­

ляемую самоочистку с использованием противотока. Это обстоятель­ ство позволяет существенно снизить затраты времени и средств на эк-