Voznitskiy_-_Sudovye_dizeli_i_ikh_expluatatsia

ляторной характеристике до ее пересечения с новой винтовой харак­ теристикой, Поэтом}/ при увеличении сопротивления движению судна частота вращения винта уменьшается и нагрузка дизелей воз­

грузка установки М'еу..~ М'е1 + М'е2. В точке 2! дизель II пере­ гружен на 10 %, его рёгулятор выключен из работы (начало дей­ ствия ограничения топливоподачи) и при дальнейшем росте нагруз­ ки дизель будет работать не по регуляторной, а по внешней макси­ мальной характеристике. Дизель / начнет работать в аналогичных

винта возрастает и нагрузка дизелей снижается. При этом возмож­

300

'Для изменения скорости судна при неизменных условиях пла­ вания необходимо перестановкой рукоятки управления или по­ зиционера ДАУ изменить натяжение пружин регуляторов, т. е. настроить их на новую частоту вращения. Новые рабочие режимы среднего или малого хода определяют точкой пересечения винто­ вой характеристики с новыми регуляторными характеристиками дизелей. Если при этом рассогласование характеристик сохранит­ ся, то дизели также будут нагружены неодинаково и при некото-* рых скоростных режимах дизель / будет полностью разгружаться.

Для обеспечения равномерного распределения нагрузки меж­ ду дизелями в данном случае необходимо совместить их регулятор­ ные характеристики путем смещения характеристики дизеля / па­

Параллельная работа дизель-генераторов переменного тока

характеризуется широким диапазоном изменения нагрузки. При этом изменение частоты вращения допускается в очень небольших пределах, так как частота вращения я вала дизеля связана с часто­ той тока / генератора зависимостью f = znl60 (где г — числопар полюсов)» В свою очередь, от частоты тока f зависит напряжение генератора U\ а следовательно, и нормальная работа всех прием» ников электроэнергии (вращающий момент асинхронного-электро­ двигателя пропорционален напряжению в квадрате).

Распределение нагрузки между дизель-генераторами при парал­ лельной работе принципиально ие отличается от рассмотренного распределения нагрузки при работе дизелей на винт.

Рассмотрим параллельную работу дизель-генераторов при до­

тем изменения натяжения пружины регулятора дизеля /. Однако такое согласование обеспечивает равномерное распределение на­ грузки только на номинальном режиме. По мере уменьшения об­ щей нагрузки равномерность ее распределения резко нарушается, а-при п = п' дизель// будет полностью разгружен. Поэтому после согласования характеристик в точке А необходимо уменьшить на-

'клон (степень неравномерности) характеристики дизеля /. Для это­ го в регуляторах предусматривают специальное устройство (часто дополнительную пружину), позволяющее изменять неравномер­ ность регулирования (статизм), как правило, на 2—6 %.

Урегуляторов устаревших конструкций может не быть органа изменения наклона характеристики. В этом случае целесообразно

301

изменением натяжения пружины регулятора дизеля II сместить его регуляторную характеристику параллельно самой себе до пересе­ чения с характеристикой дизеля I в точке С. Тогда при п = яном и общей нагрузке, равной 50 % номинальной, дизели будут нагруже­ ны одинаково, а на других режимах неравномерность распределе­ ния нагрузки будет значительно уменьшена. Для предотвращения перегрузки на номинальном режиме можно обеспечить пере­ сечение характеристик в точке, лежащей несколько выше точ­ ки С.

Асинхронная параллельная работа. В установке с асинхрон­ ной параллельной работой дизели связаны с общим гребным винтом через зубчатый редуктор и гидравлические (или электромагнитные) муфты (рис. 14.11, а), Допускающие проскальзывание между веду­ щими и ведомыми валами. В такой установке частоты вращения ведомых валов муфт равны между собой (п\ — или в общем слу­ чае постоянны их соотношения, а частоты вращения ведомых ва­ лов неодинаковы (ях Ф п 2) из-за скольжения в муфтах. Скольже­ ние s ~ п ■—• пв (где п — частота вращения ведущего вала —■вала дизеля*; п в — частота вращения винта, приведенная к частоте вра­ щения ведомых валов) возрастает с увеличением вращающего мо­ мента М е; эта зависимость называется характеристикой скольже­ ния (Sx и S 2 на рис. 14.11, б).

Вращающий момент М е и частоту вращения п каждого дизеля при данной частоте вращения винта пв можно определить на пере­ сечении соответствующей регуляторной характеристики R дизеля и прямой, проведенной из точки А параллельно характеристике скольжения S данной муфты. Очевидно, что меньше нагружен ди­ зель с большим наклоном регуляторной характеристики, с настрой» кой регулятора на меньшую частоту вращения или дизель, соеди­ ненный с винтом муфтой с наибольшим скольжением.

302

Регуляторные R характеристики дизеля в косоугольных коор­ динатах S -— п в относятся к дизелям с гидромуфтами, т. е. являют­ ся уже регуляторными характеристиками агрегата.

14,5. Работа дизеля в системе гребной электрической, установки

Одним из основных преимуществ гребной электрической уста­ новки (ГЭУ) перед установками с механической передачей на винт является возможность автоматического поддержания постоянной мощности при изменении режимов работы судна от хода в свобод­ ной воде до работы в ледяной шуге. При этом момент сопротивления гребного винта изменяется в широких пределах.

Механическая характеристика гребного электродвигателя (ГЭД) М Эд = / (Пв) должна быть такой, чтобы исключалась возможность перегрузки генераторов и дизелей. В качестве ограничительного параметра при работе дизелей в системе ГЭУ можно принять по­ стоянство мощности ГЭД А/Эд = СМтпв = const (где С — по­ стоянная). Эта зависимость в координатах Мэд— пв будет изоб­ ражаться в виде гиперболы постоянства мощности ВС (рис. 14.12),

, Механическая характеристика ГЭД должна также ограничивать его момент Мэд при стоянке под током в случае полного заклинива­ ния винта (например, льдом), а также частоту вращения пт ■= пв в случае потери лопастей гребного винта. Таким образом, идеальная механическая характеристика ГЭД должна иметь вид контура A BCD.

Режимы работы ГЭД будут определяться точками пересечения его характеристики с винтовыми характеристиками для различных условий работы: 1 — на чистой воде, 2 — буксировочная, 3 — швар­

303

из-за роста тока в главной цепи начинает увеличиваться мощ­

Контрольные вопросы

1.Перечислите и объясните энергетические, экономические и эксплу­ атационные показатели двигателя.

2.Чем определяются тепловая и механическая напряженность двига-

тел я?

8.Что такое путевой расход топлива и как он связан со скоростью и мощностью судна?

9.Каковы особенности работы двигателя на режимах малых нагрузок?

12.Как должна быть распределена нагрузка между параллельно ра­ ботающими дизелями с равными и различающимися мощностями и часто­ тами вращения?

13.Что представляет собой регуляторная характеристика?

14.Каковы особенности установок с синхронно и асинхронно работаю­ щими дизелями?

15.Каковы основные требования, предъявляемые к механической ха­ рактеристике ГЭД?

304

Г л а в а 15. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ

15.1. Статическое регулирование дизеля

Общие сведения. Регулируют дизель после монтажа на судне, ремонта деталей и при обнаружении неполадок в работе. Ос­ новная задача регулирования — обеспечить получение от дизе­ ля требуемой мощности при равномерном распределении ее по ци­ линдрам, высокой экономичности и надежности в работе. Комплекс операций по регулированию выполняют в два этапа; статическое (предварительное) и динамическое (окончательное) регулирование.

Статическое регулирование, выполняемое на неработающем ди­ зеле, состоит из проверки и регулирования механизма газораспре­ деления, пускового воздухораспредел ител я, ТНВД и форсунок, камеры сжатия (высоты или объема), лубрикаторов цилиндровой смазки, индикаторных приводов.

Механизм газораафеделеиия. Оптимальные фазы газораспреде­ ления устанавливают при испытании опытного образца дизеля на стенде завода-изготовителя в зависимости от мощности, частоты вращения, системы наддува, конструкции впускной и выпускной систем, условий эксплуатации и других факторов. При оптимальной установке фаз и хорошем состоянии органов газораспределения но­ минальная мощность получается при наименьшем удельном расхо­ де топлива, а нормальные индикаторные диаграммы цилиндров по виду приближаются к теоретической (расчетной).

Проверке фаз газораспределения после ремонта и в эксплуата­ ции могут предшествовать следующие операции: сборка шестерен­ ного или цепного привода распределительного вала и согласование его положения относительно коленчатого вала; проверка и регули­ рование тепловых зазоров в приводе клапанов; определение на­ правления вращения коленчатого вала, порядка работы цилиндров, определение мертвых точек поршней.

Согласование положения распределительного и коленчатого валов

происходит следующим образом. Шестеренный привод распредели­ тельного вала монтируют по меткам на торцах зубьев каждой сопря­ гаемой пары шестерен (зуб с меткой одной шестерни пары должен находиться между двумя мечеными зубьями второй шестерни). Такие метки наносят при постройке дизеля после сборки привода, проверки и регулирования механизма газораспределения.

При отсутствии меток на шестернях или при их замене положе­ ние валов согласовывают в соответствии с заводской инструкцией или путем проверки фаз газораспределения на одном из цилиндров. Если фазы газораспределения соответствуют паспортным данным, то распределительный вал относительно коленчатого установлен правильно, и можно монтировать клапанные приводы остальных цилиндров.

805

Следует помнить о том,, что проворачивание коленчатого вала без согласования его положения с положением распределительного вала, а также при демонтированных шестернях и установленных на место клапанных приводах недопустимо, так как может привести к повреждению поршня, штока клапана и его привода.

У двухтактных дизелей с прямоточно-клапанной продувкой (БМЗ и Бурмейстер и Вайн) положение распределительного вала выпускных клапанов проверяют с помощью контрольных калибровскоб или по углу между осью симметрии кулачковой шайбы выпуск­ ного клапана (отмечена заводской риской на торце вала) с горизон­ талью.

. Тепловые зазоры в приводе клапанов проверяют щупом между бойком (йли роликом) на конце клапанного рычага и торцом штока клапана или между цилиндрической частью кулачной шайбы и роликом толкатели при отжатом приводе.

Порядок операций при регулировании зазора: поршень прове­ ряемого цилиндра устанавливают в ВМТ в конце хода сжатия, прй этом ролики толкателей клапанов должны находиться на цилиндрической части кулачных шайб (оба клапана закрыты); отвертывают регулировочный болт в клапанном рычаге; между бойком рычага и торцом штока клапана вставляют пластины шупа толщиной, равной требуемому зазору; ввертывают регулировочный болт до момента легкого закусывания пластины щупа и фиксируют болт контргайкой или другим стопорным утройством; вторично встав­ ляют пластину щупа в зазор ■— если он не изменился, то регулиро­ вание считают законченным.

Зазор (0,5— 1,3 мм) для дизелей разных марок определяется заводской инструкцией; для выпускных клапанов зазор устанавли­ вают обычно на 30—40 % больше, чем для впускных. Во время работы дизеля вследствие удлинения штоков клапанов зазор умень­ шается, но он не должен быть меньше 0,1 мм.

При уменьшении зазора: клапаны начинают открываться раньше» а закрываться позже, т. е. нарушаются фазы газораспределения вследствие увеличения продолжительности открытия клапанов; клапан не будет садиться на седло и нарушится его герметичность; в результате клапан может прогореть, возможен задир ролика толкателя и кулачной шайбы, изгиб штанги.

При увеличении зазора: клапаны открываются позже, а закры­ ваются раньше/ т. е. также нарушаются фазы газораспределения вследствие уменьшения продолжительности открытия клапанов; увеличиваются удары и стуки в приводе и возможна его поломка, так как штанга может выпасть.

Проверка и регулирование фаз газораспределения у четырехтакт­ ного дизеля и двухтактного с прямоточно-клапанной продувкой сводятся к определению моментов открытия и закрытия клапанов. При этом считают, что клапан начинает открываться в момент набе-

306

гания профильной части кулачной шайбы на ролик толкателя и закрывается в момент схода ролика с кулака.

закрытию клапана); по маховику определяют угол поворота а кри­ вошипа.

Результаты проверки фаз газораспределения сравнивают с дан­ ными завода-изготовителя дизеля; допускаемое отклонение обычно лежит в пределах ± 1°.

У двухтактных дизелей с контурной продувкой нормальное га­ зораспределение обеспечивается точным изготовлением и сборкой поршня, шатуна и цилиндровой втулки. В случае замены какойлибо из этих деталей рекомендуется проверить моменты начала от­ крытия и закрытия окон верхней кромкой первого поршневого кольца путем наблюдения через смотровые лючки, из-под поршнево­ го пространства или сверху цилиндра при снятой крышке.

Причины разрегулирования газораспределения: неправильная ус­ тановка распределительного вала относительно коленчатого вала вследствие неправильного зацепления шестерен при сборке дизеля; неправильная установка или проворачивание кулачных шайб на распределительном валу; износ кулачных шайб, зубьев шестерен, цепных колес или вытяжка цепи привода расп редел ительного вала; изменение тепловых зазоров в механизме привода клапана; закоксовывание окон во втулке (в двухтактных дизелях).

При установке распределительного вала с «отставанием», износе зубьев шестерен, цепных колес или вытяжке приводной цепи фазы газораспределения смещаются, т.е. газораспределительные клапаны позднее открываются и закрываются (продолжительность откры­ тия клапанов при этом не изменяется). При установке распредели­ тельного вала с «опережением» также смещаются фазы газо­

307

распределения вследствие более раннего открытия и закрытия кла­ панов,

Износ кулачных шайб и увеличение тепловых зазоров в приводе вызывают уменьшение продолжительности открытия клапанов— они будут позже открываться м раньше закрываться. При смеще­ нии фаз газораспределения или' уменьшении продолжительностиоткрытия клапанов ухудшаются очистка цилиндра от газов и на­ полнение его воздухом. В результате процесс сгорания топлива рас­ тягивается но времени, появляется дымный выпуск, повышается- температура выпускных газов, снижаются мощность и экономич­ ность дизеля.

При значительном опережении или запаздывании всех фаз газо­ распределения необходимо изменить зацепление шестерен привода распределительного вала. Если невозможно уменьшить зазоры в зацеплении путем смещения промежуточной шестерни, то тестер- ни заменяют. В цепном •приводе дизелей регулируют натяжение цепи, а при смещении фаз открытия выпускного клапана более 2° перестанавливают распределительный вал.

Пример L В четырехтактном дизеле у гол, ограничивающий профиль кулачковой шайбы, вследствие износа уменьшился на 3°. На сколько граду­ сов поворота коленчатого вала уменьшится продолжительность открытия клапана?

жительность открытия клапана также уменьшится на 6° п. к. в. Для исправ­ ления дефекта необходимо заменить кулачную шайбу или в допустимых пре­ делах уменьшить зазор в приводе клапана.

Пример 2„ Из-за износа зубьев шестерен привода распределительного вала сместились фазы газораспределения: клапаны открываются й закры ­ ваются позже на 6° п. к. в. Шестерня распределительного вала имеет 120 зубьев. Как отрегулировать газораспределение?

Дефект можно исправить одним из следующих способов: разворотом кулачных шайб но направлению вращения распределительного вала; пово­

При повороте распределительного вала на 3° коленчатый вал повернет» ся на 6°, поэтому достаточно повернуть распределительный вал на один зуб по ■ходу»

Воздухораспределитель. Воздухораспределитель (угол начала открытия пускового клапана) проверяют после его разборки или замены отдельных деталей. Правильность сборки и работы золот­ никового воздухораспределителя проверяют совпадением меток на корпусе золотника и его хвостовике, Золотник при этом прижимают рукой к пусковой шайбе в момент, когда толкатель золотника на­

308

ковую шайбу 3 установить относительно золотника 1 первого ци­ линдра в положение, соответствующее началу движения золотника вниз (рис. 15» 2, б); продолжая проворачивать коленчатый вал, глу­ биномером измерить расстояние st от торца корпуса воздухораспре­ делителя до торца золотника (при измерении золотник прижимают рукой к пусковой шайбе) и добиться равенства = s. Этот момент будет соответствовать началу подачи воздуха через отверстие а рас­ пределителя к пусковому клапану первого цилиндра. При этом его поршень (кривошип) не дойдет до ВМТ на угол опережения подачи пускового воздуха (определяют по маховику), но доступ воздуха будет открыт полностью в цилиндр, где поршень движется вниз.

По такому же принципу находят момент, соответствующий за­ крытию пускового клапана; после перестановки реверсивной руко­ ятки в положение «Назад» определяют моменты открытия и за­ крытия клапанов для заднего хода.

Проверка и регулирование высоты (объема) камеры сжатия. Высота (объем) камеры сжатия определяет степень сжатия и давле­ ние в конце сжатия рс. В соответствии с Правилами технической эксплуатации судовых дизелей высоту камеры сжатия проверяют после замены поршня, цилиндровой крышки, штока, шатуна, кри­ вошипного или крейцкопфных. подшипников.

Высоту камеры сжатия при снятой цилиндровой крышке мож­ но определить измерением расстояния от торца втулки до днища поршня (в определенном месте). Разность между фактическим заме­ ром и заданным по чертежу определит необходимую толщину про­ кладки под крышку цилиндра. Высоту камеры сжатия можно так­ же определить с помощью свинцовых кубиков, высота которых пре­ вышает предполагаемую высоту камеры сжатия на 6—10 мм у МОД и. на 2—3. мм у СОД, Кубики устанавливают на днище поршня (всегда/в. одном и том же месте) и закрепляют цилиндровую крышку*.Проворачивая, вал дизеля, переводят поршень через ВМТ.

309