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

ров и поршней приводит также к попаданию масла на наружные по­ верхности цилиндровых втулок, что ухудшает теплообмен. В то же время охлаждение поршней водой обеспечивает лучшую теплоотдачу и является более эффективным. При охлаждении форсунок пресной водой система охлаждения форсунок, как правило, также автономная по аналогичным причинам, с той лишь разницей, что вода загрязняет­ ся не маслом, а топливом, проникающим через неплотности притер­ тых плоскостей разъемов распылителей форсунок. Соединение систем охлаждения цилиндров и форсунок приводит также к загрязнению си­ стемы охлаждения форсунок шлаком из системы охлаждения ци­ линдров. При охлаждении форсунок топливом автономная система применяется в том случае, если главные двигатели работают на тяже­ лом топливе. При работе дизеля только на дизельном топливе форсун­ ки охлаждаются топливом от системы топливоподачи к топливным насосам высокого давления. В современных конструкциях судовых дизелей постепенно уходят от охлаждения форсунок путем уменьше­ ния тепловоспринимающей лобовой поверхности распылителей и ин­ тенсификации охлаждения зон расположения форсунок в крышках.

1 13*1. Система охлаждения пресной водой

Охлаждение главных и вспомогательных двигателей произво­ дится пресной водой. В системе циркулирует постоянное количество воды, которая после выхода из двигателей охлаждается в водоохладителе протекающей через него забортной водой и вновь поступает в двигатели.

Давление воды в системе для каждой установки обычно указыва­ ется в инструкции и составляет 1,5-2,8 бар. Поддержание заданного давления исключает образование застойных зон в отдельных участках зарубашечного пространства дизеля. В системах охлаждения преду­ сматривается автоматическая сигнализация по снижению давления ниже заданного значения, а на некоторых дизелях - автоматическая защита, останавливающая дизель при понижении давления воды ниже допус­ каемого предела.

Температура входящей и выходящей воды также указывается в инструкции и находится в следующих пределах: на входе 50-70° С; на выходе 60-85° С. В двигателях нового поколения повышают темпера­ турный режим до 80-85° С, что способствует снижению температур-

Рис. 13.1. Принципиальная схема системы охлаждения пресной водой:

1- водоохладители;2- подвод забортной воды для аварийного охлаж ­ дения; 3 - охлаж даю ­ щие насосы ; 4 - порто­ вый охлаж даю щ ий на­ сос; 5 - расш ирительная цистерна; 6 - автомати­ чески е регулирую щ ие

клапаны; 7 - вспомогательны е дизели; 8 - опреснитель; 9 - отвод забортной воды; 10 - клапан для подогрева главного дизеля от вспомогательных дизелей; 11 - главный дизель; 12 - отвод воды от воздухоохладителей.

ного перепада в стенках и уменьшению тепловых потерь. Температура выходящей воды обычно поддерживается постоянной. Повышение или понижение температуры воды по сравнению с рекомендованной мо­ жет сопровождаться увеличением износа втулок и поршневых колец из-за ухудшения условий смазки или коррозионного износа. Преду­ сматривается автоматическая сигнализация по повышению темпера­ туры выходящей воды выше заданного значения.

Производительность насоса охлаждения должна быть достаточ­ ной для обеспечения необходимого отвода тепла при заданном темпе­ ратурном перепаде.

Системы охлаждения оборудуют, кроме сигнализации, устрой­ ством для наблюдения за протоком воды.

Принципиальные схемы систем охлаждения двигателей показаны на рис. 13.1-13.3. Вспомогательные дизели 7 (рис. 13.1) охлаждаются от системы главного дизеля. Такое подключение осуществляется на большинстве судовых дизельных установок. Когда главный дизель не работает, вспомогательные дизели охлаждаются своей автономной си­ стемой от портового насоса 4 (водоохладители вспомогательных дизе­ лей на схеме не показаны). Схема предусматривает подогрев главного дизеля от вспомогательных дизелей через клапан 10. Автоматические регулирующие клапаны 6 устанавливают на системах всех современ­ ных судовых дизельных установок:

Насосы охлаждающей воды. Для системы охлаждения дизелей применяют центробежные насосы. Эти насосы имеют высокий КПД, просты по конструкции и обеспечивают свободный проход воды при

Рис. 13.3. Система пресной воды охлаждения цилиндров двигателя RTA:

1 - гл. двигатель; 2 - насосы ; 3 - портовый насос; 4 - подогрева­ тель; 5 - вход в рубаш ­ ки цилиндров; 6 - се­ паратор для удаления воздуха; 7 - стабилиза­ тор потока; 8 - диаф ­ р агм а р егу л и р о ван и я д а в л ен и я ; 9 - вы ход воды из двигателя; 10 - водоохладитель; 11 - термостат; 12 -и с п а р и ­ тель; 13 - диафрагма; 14 - расш ирительная цистерна; 15 - попол­ нение системы водой;

щ ая труба

служит для создания подпора на всасывающей стороне насосов, удале­ ния воздуха из системы и пополнения утечек, имеющих место в эксп­ луатации.

Цистерну устанавливают выше верхней точки системы охлаж­ дения и соединяют с ней трубопроводами в двух, трех и иногда четы­ рех местах. Характерными участками являются всасывающий трубо­ провод у насоса и верхняя полость водоохладителя. На многих дизе­ лях цистерна соединяется трубопроводами с верхними полостями крышек цилиндров, а иногда и с коллектором выходящей охлаждаю­ щей воды.

Эксплуатация цистерны сводится к ее очистке, учету количества воды, добавляемой в систему, и наблюдению за чистотой воды. Учет воды необходим для своевременного обнаружения утечек воды.

Подготовка пресной воды. Рекомендуется использовать деиони­ зированную и дистиллированную воду из опреснителя. В исключи­ тельных случаях может использоваться обычная питьевая вода. Пока­ затели качества воды должны укладываться в следующие пределы: p H 6,5-8,0 (при 20° С); хлориды 50 ppm (50 мг/л); сульфаты 50 ррш; сили­ каты 25 ррш.

Регулярно, когда осуществимо, проверяйте систему охлаждающей воды на наличие шлама или отложений. Проверяйте охлаждающие трубопроводы, охлаждающие полости (каналы) в верхней части ци­ линдра, крышку и седло выпускного клапана. Шлам и отложения мо­ гут объясняться:

-загрязнением системы охлаждающей воды;

-цинковыми гальванопокрытиями в системе охлаждающей

воды.

Опыт показал, что цинковые гальванопокрытия в системе пре­ сной охлаждающей воды часто оказываются весьма подверженными коррозии, результатом чего бывает интенсивное шламообразование, даже если система охлаждения правильно ингибирована. Кроме того, первоначальное удаление накипи кислотой в значительной мере разру­ шает гальванопокрытие. Поэтому не советуется использовать оцинко­ ванные трубопроводы в охлаждающей системе пресной воды.

Еженедельно отбирайте пробу воды из системы при работе. Про­ бу отбирайте из системы циркуляции, т.е. не из расширительного бака или труб, ведущих к баку. Проверяйте состояние охлаждающей воды. Набор приборов обычно можно получить от поставщика ингибитора.

Проверьте:

►концентрацию ингибитора. Концентрация ингибитора не дол­ жна падать ниже величины, рекомендованной поставщиком, т.к. это может повысить риск коррозии. Когда поставщик оговаривает диапа­ зон концентрации, рекомендуется поддерживать концентрацию на вер­ хнем уровне;

►величину pH. Она должна быть в пределах 8,5-10 при 20° С. Уменьшение величины p H (и увеличение содержания сульфата, если замеряется) может свидетельствовать о загрязнении выпускными газа­ ми (протечки). Величину pH можно повысить добавлением ингибито­ ра, однако если необходимо значительное его количество, рекоменду­ ется заменить воду;

►содержание хлоридов не должно превышать 50 ррт (мг/л). В ис­ ключительных случаях может быть приемлемым максимум 100 ррт, однако следует придерживаться величины верхнего предела, оговорен­ ного поставщиком ингибитора.

Увеличение содержания хлористых солей может указывать на по­ падание забортной воды. Проследите и устраните протечки при пер­ вой возможности.

Ежеквартально отбирайте пробу воды из системы при работе дви­ гателя.

температура воды на выходе из поршней 55-60° С, а температурный перепад 8—12° С. Подвод воды к поршню осуществляется только по телескопическим трубам. Шарнирные трубы не применяются из-за сложности уплотнения шарнирных соединений.

Опыт показывает, что и в современных телескопических системах не удается полностью устранить попадание масла в циркуляционную воду системы охлаждения поршня. Попадание воды в масло или масла в воду исключается при расположении телескопических устройств вне картера двигателя.

Условия отвода тепла и надежность работы телескопических или шарнирных труб зависят от гидродинамики движения жидкости в под­ вижных каналах системы.

Для большинства систем при частоте вращения двигателей свыше 70% номинальной в подвижных каналах или в полости головки порш­ ня под воздействием инерционного напора, вызываемого ускорением поршня, создаются условия для разрыва потока. При перемене знака ускорения поршня и восстановлении сплошности возникает гидравли­ ческий удар, сопровождающийся резким повышением давления до 1518 бар в подводящих трубах и до 1,5 бар в отводящих. Возникающие при этом вибрации труб расстраивают работу уплотнений и вызывают появление трещин в трубах и нарушение подвода охлаждающей жид­ кости к поршню.

§ 13*3* Система охлаждения забортной водой

Система забортной воды имеет те же теплообменники, что и сис­ тема пресной воды, но в двигателях с наддувом дополняется воздухо­ охладителями.

Система охлаждения забортной водой (рис. 13.5) снабжается рабо­ чим и резервным насосами и одним (иногда двумя) портовым насосом.

В системе охлаждения забортной водой устанавливается один на­ сос, а резервирование обеспечивается резервным насосом пресной воды. При этом должны быть предусмотрены меры, не допускающие смеши­ вания забортной и пресной воды. В автоматизированных установках обязательно имеется отдельный резервный насос забортной воды.

По Правилам Российского Морского Регистра судоходства систе­ ма должна иметь два кингстона, бортовой и донный, расположенные в машинном отделении и соединенные между собой. На судах чаще ус-