СДВС для студентов ЗСМ / Судовые двигатели внутреннего сгорания

на винт фиксированного шага они могут развивать только 60— 80 % своей мощности. Эго обусловливается тем, что винтовая характеристика при отсутствии хода судна «утяжеляется» и достигает ограничительной при частоте вращения меньше полной. В настоящее время указанный недостаток швартовных испытаний можно преодолеть, разгружая винт подачей к нему воздуха (винт работает в воздушном пространстве и нагрузка уменьшается). Для этого требуется большая производительность компрессорной установки.

Ходовые испытания служат для проверки работы двигателя в судовых условиях на различных режимах, возможных в эксплуатации, и главным образом для проверки соответствия расчетной скорости судна и частоты вращения главного двигателя при различных режимах работы установки (парциальных, со свободновращающимся или застопоренным винтом и др.). Обес-

и нормальном водоизмещении. Ходовые испытания включают испытания на установившихся и неустановившихся режимах. Особый вид ходовых испытаний — мореходные испытания, в процессе которых проверяется работа двигателей в условиях волнения моря.

Испытания всех видов проводят по разработанным программам, в которых указываются испытываемые режимы работы, измеряемые величины, время проведения и др. Программа должна содержать схему установки приборов и расположения измерительной аппаратуры (нештатной), перечень и формы таблиц для записи показаний приборов.

Чтобы получить достоверные данные при измерении параметров работы двигателя, рекомендуется начинать испытания через 2 ч после его работы на установившемся режиме. Продолжительность испытаний на каждом режиме должна составлять 1—1,5 ч, за которые делается не менее трех измерений. При переходе на новый режим измерения параметров следует начинать не ранее чем через 30 мин работы на этом режиме.

При ходовых испытаниях полезно пользоваться расчетными данными и данными, полученными в результате стендовых и швартовных испытаний. Особое внимание следует уделять взаимному соответствию полученных результатов по измерениюмощности и частоты вращения главных двигателей, расходов топлива и скорости судна расчетным. Обрабатывая результаты измерений для обеспечения достоверности конечного результата, необходимо применять методы математической статистики.

Основы эксплуатации судовых ДВС

Эксплуатация судовых ДВС включает подготовку двигателей к пуску, пуск, управление и обслуживание во время работы, остановку и техническое обслуживание, а также ремонт для под-

80

держания и восстановления технико-эксплуатационных характеристик, утрачиваемых в процессе работы. Эти мероприятия рассматриваются «Правилами обслуживания судовых дизелей», «Правилами техники безопасности» и «Инструкциями по эксплуатации», выпускаемыми заводом-изготовителем.

Подготовка двигателя к пуску является одним из важнейших этапов эксплуатации. Практика показывает, что наибольшее количество аварий двигателей "происходит во время пусков, особенно после их длительной стоянки. В повседневной эксплуатации при подготовке двигателей к пуску проверяется состояние всех систем (топливной, смазки, охлаждения, пуска и др.) и их готовности к работе. Убирают все посторонние предметы и тщательно осматривают двигатель и его крепление к фундаменту. При необходимости и наличии соответствующих устройств подогревают охлаждающую (пресную) воду и масло. Проворачивают двигатель валоповоротным устройством с ручным, механическим или электрическим приводом. При первом пуске после ремонта особое внимание обращают на узлы двигателя, которые подвергались разборке. Подготовка двигателя к пуску после ремонта определяется не только инструкцией, но и характером, и объемом проведенных ремонтных работ.

Пуск главного двигателя производят по команде с ходовой рубки, которой должны обязательно предшествовать доклад о готовности двигателя к пуску и проверка машинного телеграфа. Первый пуск, к^к правило, осуществляют с местного поста управления, предварительно предупреждая присутствующих в машинном отделении людей о пуске. После пуска двигателя необходимо убедиться в исправной работе всех систем и сделать запись параметров работы в журнале. Нагрузки двигателя следует увеличивать постепенно без резких переходов. Резкое нагружение двигателя приводит к неравномерному нагреву деталей.

Обслуживание главных двигателей во время работы заключается в поддержании установленных параметров и необходимой частоты вращения, соответствующей заданному ходу. Через каждый час необходимо записывать в журнал параметры работы двигателя. При управлении двигателем с местного или дистанционного поста изменять режимы работы двигателя разрешается только в соответствии с командами, отдаваемыми из ходовой рубки.

Остановка двигателя, как правило, производится после постепенного снижения его нагрузки. После остановки необходимо в течение 3—5 мин прокачивать двигатель маслом.

Периодичность и объем технического обслуживания двигателя устанавливаются заводом-изготовителем. Обычно предусматривается несколько планово-предупредительных осмотров, которые проводятся в зависимости от наработки двигателя. Чем больше наработка, тем больше объем проводимых осмбтров. Периодичность ремонтов двигателей определяется их ресурсом.

§1

Кроме технического обслуживания и ремонтов, сроки которых определяются наработкой, выполняется ряд мероприятий по календарному времени, независимо от того, работал за этот период двигатель или нет. При длительном бездействии необходимо периодически проворачивать коленчатый вал двигателя, причем останавливать его каждый раз следует в другом положении. При проворачивании двигатель необходимо прокачивать маслом.

Пуск, управление, обслуживание и остановка главных двигателей на судне являются наиболее ответственными обязанностями.

Вахтенный моторист, выполняющий эти обязанности, руководствуется инструкциями вахтенной службы. Следует помнить, что ошибки в управлении главным двигателем могут привести судно к тяжелой аварии. Поэтому самовольное изменение режимов работы главного двигателя без разрешения из ходовой рубки не допускается. Особенно это относится к сложным условиям плавания (прохождение узкостей, плавание в составе группы судов в условиях волнения и т. д.). В этих случаях капитан судна может принимать решения работать неисправным двигателем для обеспечения безопасности судна в целом.

Основными документами, отражающими эксплуатацию двигателя, являются формуляр и вахтенный машинный журнал. Формуляр составляется заводом-изготовителем и в него записывают результаты обмера деталей, данные по замене деталей и узлов, количество часов работы, ремонты. В вахтенном машинном журнале фиксируются все режимы, на которых использовался двигатель, их длительность, параметры работы и имевшие место неисправности. Машинный журнал является юридическим документом. Он заполняется чернилами и в нем не допускаются исправления и подчистки. Этот журнал используется для составления отчетов, анализа состояния двигателя и рассмотрения причин аварий и несчастных случаев.

Техническая документация на судовые ДВС

На каждое судно вместе с двигателем поставляется комплект документации, который состоит из описания двигателя с чертежами основных узлов, инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию с перечнем возможных неисправностей и рекомендациями по их устранению, а также перечня запасных частей, инструмента и приспособлений. Инструкция по эксплуатации должна обеспечивать подготовку судовых специалистов. На основании инструкции по эксплуатации двигателя проектантом судна разрабатывается инструкция по эксплуатации судовой энергетической установки, которая должна быть согласована с заводом-изготовителем двигателей. Данная инструкция содержит наиболее важные положения инструкции по эксплуатации двигателя и дополняет их особенностями эксплуатации дви-

82

*>

4

3

газы

Рис. 51. Схемы контрольно-измеритель- ных приборов: а — механический тахометр; б — пиметр; в — индикатор; г — динамометр; д — прибор для измерения расхода топлива.

83

Таблица 2. Контрольно-измерительные приборы, используемые

вдизельных энергетических установках

84

гателя в составе судовой установки. Дополнения должны включать особенности работы на различных режимах, рекомендации по оптимизации расходов топлива и ресурса двигателей. Это основной документ, раскрывающий технические возможности судовой энергетической установки в целом, знание и выполнение которого обеспечивает безаварийную работу.

Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы, используемые в процессе испытаний и эксплуатации по своему назначению, можно разделить на следующие:

—штатные, предназначенные для оперативного контроля и расположения на пультах управления механизмами (термометры, манометры, тахометры, динамометры и др.);

—специальные теплотехнического контроля, поставляемые в комплекте с механизмами (пиметр, максиметр, индикатор);

—специальные и аппаратуру для проведения исследовательских испытаний (осциллографы и др.).

Все приборы должны соответствовать правилам Гостехнадзора СССР и иметь соответствующие клеймо и паспорт.

Наиболее распространенными штатными приборами дизельной энергетической установки (табл. 2) являются приборы для измерения температуры, давлений и частоты вращения (рис.51).

Кроме измерений основных параметров работы ДВС с помощью приборов, некоторые показатели работы определяют косвенными методами (аналитическое или графическое определение любой величины на основе измерения других). Весьма часто

85

Гл а в а V. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

§20. Идеальные циклы поршневых двигателей

итермический КПД

Впоршневых двигателях внутреннего сгорания топлива сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра. Образующаяся при сгорании топлива смесь газов представляет собой рабочее тело. Работа совершается за счет расширения газов и их давления на поршень. При помощи поршня и кривошипно-ша-

тунного механизма потенциальная энергия рабочего тела (газов) преобразуется в механическую энергию вращения вала дви-

ными параметрами состояния являются давление р, температура Т и удельный объем v.

Для равновесного состояния газа, при котором в любой момент времени давление, температура и удельный объем по всей

В этих формулах р — абсолютное давление газа, Па; v — удельный объем газа, м3/кг; R — газовая постоянная, Дж/(кгК), равная 8314/^г; Т — абсолютная температура газа, К; V, V^ — соответственно объем газа и 1 кмоля газа, м3 и м3/кмоль; m — масса газа, кг; 8314 — универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль'К); № — молекулярная масса газа, кг/кмоль.

87

Изменение состояния газа называется термодинамическим процессом. В этом процессе могут изменяться одновременно все или отдельные параметры газа. Процессы, которые завершаются возвращением рабочего тела в первоначальное состояние, называют круговыми (замкнутыми) процессами или циклами.

При исследовании циклов двигателей внутреннего сгорания вводится ряд упрощений, реальные процессы заменяются более или менее тождественными термодинамическими, т. е. рассматриваются идеальные циклы ДВС. Основные допущения сводятся

кследующему:

—рабочим телом служит идеальный газ;

—состав массы газа за цикл остается без изменений, т. е. идеальный газ, находящийся в цилиндре, претерпевает только физические изменения; процессы наполнения и выпуска газа отсутствуют;

— теплота подводится к газу извне от «горячего» источника, а не в результате сгорания топлива в цилиндре;

— отвод теплоты производится к «холодному» источнику, а не из-за удаления продуктов сгорания из цилиндра;

— потери теплоты в окружающую среду, на трение и т. п. не принимаются во внимание; все процессы рассматриваются как равновесные и обратимые; сжатие и расширение газа — адиабатные процессы, отвод теплоты в цикле — изохорный.

ДВС имеют три основных цикла с разными способами подвода теплоты к газу: 1) при постоянном объеме; 2) при постоянном давлении и 3) смешанном, в котором теплота сначала подводится при постоянном объеме (изохорно), а затем при постоянном давлении (изобарно). Основные характеристики цик-

из теплот, воспринятых газом изохорно q[ и изобарно q", т., е.

щ

Подставим в формулу (3) значения q\ н q2 я воспользуемся известными соотношениями между параметрами в процессах цикла:

m

Рис. 52. Теоретический цикл ДВС со смешанным подводом теплоты.

русским инженером Г. В. Тринклером и поэтому называется циклом Тринклера.

Идеальным циклом бескомпрессорных быстроходных дизелей и карбюраторных ДВС служит цикл с изохорным подводом

мулы (4), подставив в нее значение р:

89