7. Изучение тем 13 – 17

Наименование темы, краткое содержание материала:

Тема 13. Эксплуатационные характеристики судовых двс

13.1. Общие положения и понятия. Градация мощности ДВС. Механическая и тепловая напряженность ДВС: понятия и критерии (показатели) напряженности.

13.2. Внешние характеристики ДВС. Понятие, виды, характер изменения параметров ДВС при работе по внешней характеристике.

13.3. Ограничительные характеристики ДВС. Понятие, назначение, виды.

13.4. Винтовые характеристики ДВС. Понятие, виды, особенности. Характер изменения параметров ДВС при работе по винтовой характеристике.

13.5. Нагрузочные характеристики ДВС. Понятие, особенности. Характер изменения параметров ДВС при работе по нагрузочной характеристике.

13.6. Регуляторные характеристики ДВС. Понятие виды. Характер изменения параметров ДВС при работе по регуляторной характеристике. Виды регуляторов частоты вращения, основные требования к ним.

13.7. Универсальные характеристики. Понятие, назначение, пример.

13.8. Регулировочные характеристики. Понятие, назначение, пример.

Тема 14. Регулировка судовых двс

Назначение, регулируемые и контролируемые параметры ДВС. Статическая регулировка: механизма газораспределения, топливной аппаратуры, камеры сжатия, лубрикаторов. Динамическая регулировка. Обеспечение равномерной нагрузки по цилиндрам ДВС.

Тема 15. Неустановившиеся режимы работы двс

Понятие, отрицательные последствия. Режимы пуска, прогрева и остановки ДВС.

Тема 16. Работа судовых двс в особых условиях

Работа главных двигателей при движении судна на мелководье, при волнении моря, при реверсировании гребного винта. Работа ДВС при реверсировании гребного винта. Работа ДВС при отключении цилиндров, при аварийном состоянии турбокомпрессора. Влияние параметров окружающей среды на работу ДВС.

Тема 17. Диагностирование и испытания судовых двс

17.1. Основы диагностирования судовых ДВС. Понятие, задачи и общие принципы диагностирования. Контроль работы ДВС.

17.2. Испытания судовых ДВС. Общие положения. Виды и краткие характеристики испытаний. Стандартные условия окружающей среды.

Литература: [1, с.301-364], [2, с.235-252, 260-278], [3, с.139-226, 324-337].

Методические указания:

В начале изучения этого материала рекомендуется составить полную классификацию характеристик двигателей, получить ясное представление об условиях работы двигателей и выборе определяющих параметров в качестве аргументов для графического представления характеристик. Изучать характеристики ДВС необходимо в следующей последовательности:

1) понять и заучить определение характеристики ДВС;

2) составить представление о порядке нагружения и управления двигателем и его элементами при снятии характеристики;

3) изучить закономерности изменения комплекса параметров двигателя, находящегося в хорошем техническом состоянии:

- цикловая подача топлива;

- давление воздуха перед впускными органами;

- коэффициент избытка воздуха при сгорании;

- температура в определяющих точках цикла, деталей ЦПГ, тепловая напряженность;

- индикаторный, механический и эффективный КПД ДВС;

- удельный и абсолютный расход топлива;

- среднее индикаторное давление;

- мощность механических потерь;

- эффективная мощность;

- задержка воспламенения топлива и максимальное давление в цикле;

- механические нагрузки на основные детали КШМ двигателя и подшипники;

4) изучить в той же последовательности отклонения в закономерностях изменения параметров двигателя при влиянии важнейших эксплуатационных факторов и ухудшении технического состояния двигателя: износы деталей и узлов; заносы компрессоров и турбин; отложение нагара и накипи в полостях; сорт и свойства топлива; метеоусловия и температуры охлаждающих сред.

Изучая данную тему, следует понять, что глубокое и полное знание характеристик дизелей является необходимым условием грамотной эксплуатации судовых энергетических установок.

Современное развитие судовой энергетики определяет ряд специфических требований к конструкции, параметру и надежности устанавливаемых дизелей. Изучив эти требования, нужно отметить те из них, которые имеют важное значение при выборе марок дизелей для энергетической установки промыслового судна, исходя из его специфики и промысловой схемы работы.

Тепловая и механическая напряженность дизеля является важнейшим фактором, который следует учитывать при эксплуатации силовой установки судна. При неграмотной эксплуатации тепловая и механическая перегрузка ДВС ведет к отказам и авариям.

Под тепловой напряженностью двигателя понимают совокупность факторов, которые обусловлены уровнями температур в деталях дизелей и величинами температурных перепадов на них. В число этих факторов входят тепловые напряжения в деталях из-за воздействия разных температур, нестационарных по циклу температурных колебаний на поверхностях элементов камеры сгорания, а также из-за превышения допустимых уровней температур, при которых нарушаются условия смазки на трущихся поверхностях, нагара и т. д. Необходимо внимательно разобраться в механизме воздействия каждого фактора и проследить, как этот механизм изменится при выработке двигателем ресурса.

Следует изучить температурные поля в основных элементах ЦПГ двигателя, обратив внимание на важные зоны, уровни температур в которых определяют надежность работы: огневое днище крышки цилиндра, верхняя часть цилиндровой втулки, центр днища поршня, выхлопной клапан, первая канавка уплотнителького кольца поршня.

Уровень тепловой напряженности двигателя может быть оценен через значения удельного потока, поршневой и литровой мощности и других показателей. Однако более достоверно о работоспособности ЦПГ можно судить в настоящее время по замеренным температурам в характерных зонах, что достигается при термометрировании на стендах в процессе доводки или испытаний дизеля.

Важно понять связь показателей тепловой напряженности двигателей со значениями коэффициента избытки воздуха, средней скоростью поршня, диаметра цилиндра, уметь судить об ее уровне по значениям рабочих параметров.

Наиболее опасными для двигателя являются термические напряжения в его деталях, которые принимают особо опасные значения в период неустановившейся работы: при пусках, изменениях режимов, остановках и т. п. Важно понять механизм развития на неустановившихся режимах работы значительных дополнительных тепловых напряжений в основных деталях ЦПГ, которые ведут к появлению трещин в деталях, прогоранию поршней.

Особого внимания требуют вопросы, связанные с обкаткой двигателей. Необходимо учитывать, что неудовлетворительное проведение обкатки двигателя резко снижает его располагаемый ресурс и показатели надежности в эксплуатации.

Грамотная эксплуатация двигателей предполагает систематический контроль их работы и анализ изменения рабочих параметров по времени, поэтому необходимо тщательно изучить конструкцию, принципы работы приборов теплотехнического контроля работы ДВС и иметь ясное представление о их метрологических возможностях и условиях работы с ними. В последнее время функции анализа изменения рабочих параметров передаются специальным диагностическим системам СЭУ. Необходимо понять сущность их работы и иметь в виду, что применяющиеся в настоящее время системы диагностики обладают ограниченными возможностями.

В процессе эксплуатации двигатели, как и вся судовая энергетическая установка, неоднократно подвергаются различного рода испытаниям. Следует изучить все связанные с этой темой вопросы, обратив особое внимание на специальные виды аппаратуры, измерительные приборы и методы измерений в двигателях.

Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите основные требования, которые предъявляются к судовым двигателям.

2. Какие специфические требования предъявляются к дизелям при их выборе и установке в качестве главных и вспомогательных двигателей?

3. Перечислите основные показатели надежности судовых двигателей.

4. Дайте определение характеристик ДВС и объясните условия их получения на двигателе.

5. Изобразите и объясните изменения параметров двигателя по его работе по основным характеристикам: внешней, винтовой, нагрузочной, регуляторной.

6. Объясните отклонения в протекании характеристик под влиянием различных эксплуатационных факторов.

7. Что представляют собой универсальные и регулировочные характеристики двигателя?

8. Чем определяется механическая и тепловая напряженность двигателя?

9. Что понимают под тепловыми напряжениями деталей?

10. Как меняются температуры стенок деталей в течение цикла двигателя?

11. Почему возникают трещины в деталях ЦПГ?

12. Покажите распределение температур в деталях ЦПГ, назовите диапазон изменения этих температур в важнейших зонах деталей.

13. Назовите основные показатели (критерии) механической напряженности и тепловой напряженности ДВС.

14. Как влияют форма деталей и их материалы на теплонапряженность ЦПГ?

15. Поясните понятие ограничительных характеристик ДВС. Начертите их.

16. Покажите связь между критериями напряженности и рабочими параметрами дизеля.

17. Объясните влияние эксплуатационных факторов на напряженность двигателя.

18. Как изменяется тепловая напряженность двигателя в процессе исчерпания его ресурса?

19. Каким образом можно ограничить тепловую напряженность двигателя в эксплуатации?

20. Назовите способы оперативного контроля тепловой напряженности двигателя в эксплуатации.

21. Чем опасны неустановившиеся режимы работы дизелей?

22. Каким образом снижают тепловые нагрузки на деталях двигателя при пусках, остановках?

23. Какие особенности имеет работа двигателя на швартовных режимах?

24. Что понимают под обкаткой двигателя, в чем ее сущность?

25. Каким образом производится обкатка главных, вспомогательных двигателей?

26. По каким признакам судят об окончании режима обкатки?

27. Перечислите приборы теплотехнического контроля работы ДВС и дайте их характеристики.

28. По каким параметрам и как оценивают качество работы двигателей и равномерность распределения мощности по цилиндрам?

29. Каким образом оценивают тепловую напряженность ЦПГ дизелей в процессе эксплуатации?

30. В чем заключается сущность систем технической диагностики дизелей, как осуществляется их работа?

31. Перечислите виды и методы испытаний судовых дизелей.

32. Какие специальные виды измерительной аппаратуры используются при испытаниях двигателей?

33. Как осуществляется приведение опытных данных испытаний к стандартным условиям?