Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплотехнические испытания судовых дизелей. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Захаров Г.В. , Алексин М.Н.
Теплотехнические испытания судовых дизелей
Учебное пособие
Альтаир–МГАВТ
Москва
2011
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Захаров Г.В. , Алексин М.Н.
Теплотехнические испытания судовых дизелей
Учебное пособие
Альтаир–МГАВТ
Москва
2011
Захаров Г.В. ,
Алексин М.Н.
Теплотехнические испытания судовых дизелей
Учебное пособие
Компьютерная верстка: Нистратов И.Н.
Подписано в печать _____. ______.2011
Формат 60x90/16. Объем 1,5 п. л.
Заказ № ______ Тираж________экз.
Альтаир–МГАВТ
Московская государственная академия водного транспорта
117105 г. Москва, Новоданиловская набережная, д. 2, корп. 1
УДК–621.43
Захаров Г.В.; Алексин М.Н. Теплотехнические испытания судовых дизелей.
Учебное пособие. – М.: Альтаир МГАВТ, 2011 – 24 с.
Является учебным пособием к теоретическому курсу по учебной дисциплине
«Эксплуатация судовых энергетических установок».
Основная задача пособия — знакомство с приборами и методами
теплотехнических испытаний судовых дизелей, в судовых условиях, в период
эксплуатации.
Пособие предназначено для студентов специальности 180405 – «Эксплуатация
судовых энергетических установок».
Рецензент: доктор технических наук, профессор В.И. Толшин
Рассмотрено и рекомендовано к использованию в учебном процессе на заседании
кафедры судостроения и судоремонта (протокол №10 от 14.04.2011).
Рекомендовано к изданию Учебно—методическим советом МГАВТ.
Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать материалов несут авторы
и кафедры академии, выпускающие учебно-методические материалы
© МГАВТ, 2011
© Захаров
Г.В.,2011
©Алексин М.Н., 2011
Содержание
Стр.
Виды испытаний и задачи 4
Измерения в процессе испытаний 4
Измерение мощности 4
Индицирование двигателей 8
Определение механического к.п.д. двигателя 20
Измерение расхода топлива и масла 21
Список используемой литературы 22
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СУДОВОГО
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ И ЗАДАЧИ
Проведение теплотехнических испытаний судов в процессе эксплуатации необходимо
для определения оптимальных режимов работы пропульсивных и энергетических установок,
выявления недостатков и разработки мероприятий, направленных на их устранение и
дальнейшее улучшение установок.
Испытания делятся на следующие виды:
Стендовые — проводимые заводом при наладке отдельных агрегатов и узлов головных
образцов технических средств.
Приемосдаточные — проводятся после постройки или ремонта судна. После
постройки судна проверяется соответствие энергетической установки утвержденной
технической документации. Результаты испытаний вносятся в формуляры, паспорта и другие
отчетные документы по техническим средствам и судну в целом. Испытания после ремонта
проводятся с целью проверки качества ремонта, определения технического состояния и
работоспособности технических средств, систем и судна в целом.
Полные (комплексные) — проводятся в процессе эксплуатации судна. Определяются
скоростные и тяговые характеристики судна, характеристики главных и вспомогательных
двигателей, вспомогательных и утилизационных паровых котлов, опреснительных установок.
Проводится сравнение полученных характеристик с паспортными и дается оценка их
соответствия.
Контрольные теплотехнические — получение технико-эксплуатационных
характеристик работы двигателей, паровых котлов, пропульсивной установки, выяснения
причин их отклонения от паспортных данных и разработки мероприятий, направленных нам
устранение выявленных недостатков, получения материалов для технического нормирования
расходов топлива и масел.
Специальные — связанные с использованием новых сортов топлив и смазочных масел,
модернизации пропульсивной или энергетической установки, а также всестороннего
исследования работы отдельных механизмов, агрегатов, аппаратов и систем.
ИЗМЕРЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЙ
Точность измерений при сдаточных испытаниях не имеют столь большого значения
как при проведении специальных теплотехнических испытаниях или при проведении научных
исследований.
В перспективе с внедрением на судах автоматических систем управления и контроля
техника измерений значительно упростится, а процесс измерений ускорится.
Измерение мощности
При испытаниях различают индикаторную мощность двигателя, т.е. мощность, развиваемую
газами в цилиндре, и эффективную мощность, или мощность на выходном валу двигателя.
Индикаторную мощность одного цилиндра дизеля определяют по формуле (кВт).
Рiц = С рi n ,
где C — постоянная двигателя
pi — среднее индикаторное давление в цилиндре, Н/м2.
n — частота вращения коленчатого вара, рад/с.
Коэффициент С для одного цилиндра двигателя простого действия:
С = FSz /1000
где S — ход поршня, (м),
F — площадь поршня, (м2).
z — коэфф. тактности 1-для 2-х тактных, 0,5 – для 4-х тактных.
Для одного цилиндра двигателей с расходящимися поршнями:
P iц = p
FSвz/1000 + p
i
FS
i
n
z/1000 ,
piв, piн — среднее индикаторное давление, отнесенное к верхнему и нижнему поршню, Н/м.
Sв и Sн — ход верхнего и нижнего поршней (м)
Мощность цилиндра двигателя двойного действия:
Piц = piв FSnz/1000 + piн (F-f) Snz/1000,
piв , piн — среднее индикаторное давление верхней и нижней полостей цилиндра
(н/м2)
Мощность всего двигателя - сумма мощностей его цилиндров
Pi= Piц
Эффективная мощность двигателя:
Pe = ηм Pi
где η м— механический КПД
Кроме того, мощность, развиваемая двигателем, может быть определена:
Pe= Mω /1000 = Mn / 159,1
M – вращающий момент, (Нм)
ω= 2π n — угловая скорость вращения вала двигателя, (рад/с)
n — частота вращения вала, (рад/с)
В судовых условиях вращающий момент на валу двигателя можно измерить при
помощи торсионных динамометров (механических, оптических, акустических, электрических)
Принцип работы торсиометров состоит в том, что на валу на определенном расстоянии
устанавливаются два кольца, которые вследствие скручивания вала при передаче момента
смещаются одно относительно другого.
Угол скручивания и относительное смещение точек на валу пропорциональны
вращающему моменту, который вычисляется по формуле:
M = GIp/l ,
— угол скручивания вала между базовыми сечениями, (рад)
G — модуль сдвига материала вала (Н/м2)
Ip — полярный момент инерции сечения вала, (м )
l — расстояние между сечениями, взятыми для измерения, (м)
На некоторых морских судах установлены штатные торсиометры, которые позволяют
определять эффективную мощность двигателей, исходя из более простой зависимости:
Pe = G’ nm,
G’ — величина, постоянная для данного торсиометра, получаемая при стендовой
калибровке ториометра с валом,
n — частота вращения вала, (рад/с)
m — отсчет по шкале торсиометра, пропорциональный углу скручивания вала.
Этот способ контроля мощности двигателя является наиболее простым, удобным и
точным и несмотря на значительную стоимость этих приборов, торсиометры все чаще стали
появляться на судах в качестве штатных приборов.
Эффективную мощность дизель-генераторов определяют по показаниям
электроизмерительных приборов:
Для постоянного тока
Pe = IU 10 / ηг ηп
где I — сила тока, А
U — напряжение на зажимах генератора, В
η
и η п — КПД генератора и передачи
г
для переменного тока
Pe = m IфUф cos 10 / ηг η
п
Pe = W 10 / ηг ηп
m — число фаз
Iф — фазовое значение силы тока, А
Uф — фазовое напряжение на зажимах генератора, В
cos — коэффициент мощности ( сдвиг по фазе между напряжением и током)
W — показание ваттметра, Вт
Если не предусмотрен индикаторный привод двигателя и торсиометр мощность
дизеля можно определить с помощью нескольких косвенных методов.
Эти методы применяются при наличии характеристик, полученных при стендовых (или
ходовых) испытаниях на различных скоростных режимах. Эти методы применяются при
выполнении следующих условий: дизель находится в хорошем техническом состоянии –
основные параметры двигателя : угол опережения подачи топлива, давление сжатия и
сгорания, температура выпускных газов и низшая теплотворная способность топлива
совпадают с соответствующими параметрами стендовых или ходовых испытаний.
В практике широко применяется метод определения мощности дизеля по отношению
часового расхода топлива к частоте вращения Bt/n. Величина (Bt/n) пропорциональна
цикловой подаче топлива в цилиндры двигателя. Для определения мощности используют
данные стендовых испытаний о расходе топлива, частоте вращения, среднем индикаторном
или среднем эффективном давлении и построенную графическую зависимость среднего
индикаторного (эффективного) давления от цикловой подачи топлива.
Для определения мощности необходимо:
- замерить часовой расход топлива (Вt) на установившимся режиме,
- одновременно определить частоту вращения дизеля (n),
- по совмещенному графику скоростных характеристик pi (pe) = f (Bt/n) определить
среднее индикаторное (эффективное) давление, а затем мощность двигателя. Номограмма
для дизеля 8 NVD - 48U .
Другой способ определения эффективной мощности дизеля 8 ДР 43/61 по замеренному
расходу топлива производится по рекомендации завода «Русский дизель». На установившемся
режиме определяют частоту вращения и часовой расход топлива приведенный к 41 900
кДж/кг (10 000 ккал/кг). Затем определяют относительный часовой расход топлива в
процентах от часового расхода номинального режима, взятого из формуляра стендовых
испытаний двигателя:
Воtн = (Вtо /Вtн) 100 %
По относительному часовому расходу топлива и замеренной частоте вращения по
универсальной характеристике определяют мощность двигателя.
Иногда используются полученные на стендовых испытаниях графические зависимости
мощности дизеля от температуры выхлопных газов (или величины хода топливной рейки) и
частоты вращения.
При отсутствии скоростных характеристик эффективную мощность двигателя (кВт)
можно в первом приближении определить по формуле:
Ре = Вtо/bе
где Вtо — замеренный часовой расход топлива, приведенный к теплотворной
способности Q = 41 900 кДж/кг, (кг/ч).
bе — паспортный удельный эффективный расход топлива, (кг/кВt ч)
Индицирование двигателей
Среднее индикаторное давление рабочего процесса двигателя определяют по
индикаторным диаграммам, которые снимают специальными приборами – индикаторами
мощности. На судах морского и речного флота применяют в основном механические
индикаторы двух видов – со спиральными и стержневыми пружинами. Принцип действия
их одинаков. Наиболее распространены индикаторы с наружной пружиной типов 50 и 30.
Индикаторы имеют специальное пишущее устройство, с помощью которого вычерчивается
графическое изображение рабочего цикла, т.е. замкнутая кривая, отражающая изменение
давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от изменения объема, описываемого
поршнем.
Индикатор типа 50 применяют для индицирования дизелей с частотой вращения до
300 об/мин, индикатор типа 30 – до 500 об/мин.
Барабаны индикаторов бывают 40 и 50 мм. При диаметре 40 мм длина диаграммы 90
мм, при диаметре 50 мм – 120 мм.
При индицировании дизелей обычно используют поршенек диаметром 9,06 мм.
Поршенек диаметром 20,27 мм применяют для снятия диаграмм со слабой пружиной и
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]