Kamkin_-_Expluatatsia_sudovykh_dizeley_-_1990

а)н& too

Рис. 5.12. Рекомендации для выбора длительных и ограниченных по времени режимов работы

другие ее значения jVemax< Л^ном при согласованных с заказчи­ ком судна комбинациях N e и я. Запас мощности 10— 15 % исполь­ зуют в эксплуатации для частичной компенсации возрастающего сопротивления вследствие обрастания и износа корпуса, винта.

Таким образом, для начального периода эксплуатации главный дизель работает на гидродинамически легкий винт. Если на ходо­ вых сдаточных испытаниях с таким винтом требуется показать но­ минальную мощность дизеля, то она достигается увеличением час­ тоты вращения до 1,08 лНом (зона С, рис. 5.12, а).

Длительные эксплуатационные режимы (зона А) ограничива­

ных режимов, среднем темпе обрастания корпуса, винта и периоде докования 1— 1,5 года работа дизеля в зоне В с гидродинамически тяжелым винтом будет ограничена 2—3 мес (допускается до 2000 ч

для дизелей Зульцер). Для комбинированных дизелей (рис. 5.12,6) дополнительно учитывают мощность навесного валогенератора (ВГ). Здесь обозначены: 3, 5 — перегрузочная и номинальная винтовые характеристики; 4, 6 — характеристики при мощности мак­ симальной длительной (ГД + ВГ), 7 — эксплуатационная мощность ГД + ВГ при обросшем корпусе, 8 —мощность ГД на ходовых испытаниях (при чистом корпусе).

На ледоколах, судах ледового плавания, буксирах, судах-спа­ сателях предусматривается установка тяговых или компромиссных винтов, а паспортные скорости задаются для работы во льдах с возом. На режимах свободного хода недоиспользуется мощность

181

главных дизелей. Для улучшения тяговых и скоростных характе> ристик судов этого класса используют ВРШ или электродвижение.

Снижение скорости в процессе эксплуатации вследствие возрас­ тания сопротивления корпуса и тепломеханических нагрузок на главные дизели учитывается заданием технической скорости vTy которую устанавливают по результатам эксплуатации или ходовых теплотехнических испытаний. Сна соответствует скорости полного хода в грузу, полугрузу и в балласте при среднем состоянии кор­ пуса, винта, ветре и волнении до 3 баллов и глубине под килем не менее семи осадок.

Для обеспечения скорости vT мощность дизеля из-за ограниче­

Влияние навигационных и метеорологических условий (волне­ ния, ветра, глубин, узкостей) учитывается коэффициентом сниже­ ния технической скорости kD= 0,93-f-0,95. Отсюда заданная экс­ плуатационная скорость полного хода vnx — (0,93^-0,95) vr.

Действительные скорости за рейс могут отличаться от заданной, однако выполнение рейсового

182

WO

90

SO

во

JO

во

SO

TO й 62 Si 90 Я! WO n,'/,

Рис. 5.14. Обобщенная диаграмма выбора исходных режимов при согласовав нии работы дизеля с винтом

дизелей (continions servise rating CSR) N enx = (0,754-0,85) NeH0M

соответствует заданной эксплуатационной скорости. Она опреде­ ляется индицированием дизеля и входит в число месячных от­ четных данных.

Мощность экономичного хода, устанавливаемая из конкретных условий выполнения рейса, Neax = (0,5-г-0,7))ЫеИОм, для длитель­ ных условий работы не ниже 0,4/VeHOM.

Указанные мощностные диапазоны режимов полного хода суще­ ственно расширяются в зависимости от загрузки и состояния кор­ пуса (см. рис. 5.13). Поле рабочих режимов полного хода ограничи­ вается снизу значением N enx — 50 % Nemax при vBX = 88 % vn.

Непосредственно к области полного хода примыкает область режимов экономичного хода, где нижняя граница скорости состав­ ляет 80 % Vn, а мощность снижается до 40 % Ne mai.

С 80-х годов большое внимание уделяется приспособляемости главных судовых дизелей к работе в пропульсивном комплексе с максимальной топливной экономичностью. Согласование парамет­ ров дизеля и винта рекомендуется проводить на основании обоб­ щенной диаграммы мощности — частоты вращения. Область исход­ ных режимов длительной мощности задается от точки a ( N e =100% ;

(рис. 5.14, б). На обобщенных диаграммах наносят линии ре = const

и8е — const.

Вполе режимов работа дизеля оптимизируется по удельному

(кривая 2), в области эксплуатационных режимов полного хода

183

N e < 85 % обеспечивает лучшую экономичность по сравнению с дизелем, оптимизированным на режиме N e — 100 % (кривая /).

К рассматриваемым способам снижения расхода ge иногда при­ бегают и в эксплуатации конкретных дизелей на режимах понижен­ ной мощности (см. например, согласование характеристик турбоком­ прессора и дизеля, гл.З). Однако следует помнить о том, что если сни­ жение расхода ge достигается увеличением опережения подачи топ­ лива с целью поддержания давления рг, то вследствие повышенных механических нагрузок при п <Z л ном такой способ допустим лишь для дизелей, имеющих соответствующие запасы по давлениям в под­ шипниках и напряжениям в деталях движения.

В конкретных условиях работы судна режим полного хода обес­ печивается в соответствии с правилами и инструкциями по эксплу­ атации и обслуживанию дизелей, систем смазывания, охлаждения, наддува, топливной.

Основу безаварийной работы дизелей прежде всего составляет уровень задаваемых режимных параметров и показателей рабоче­ го процесса. Назначаемый старшим механиком и согласуемый с капитаном режим полного хода не должен выходить за пределы допускаемых значений частоты вращения, подачи топлива (кач ТР, УН), среднего индикаторного давления, максимального давления сгорания и температуры выпускаемых газов.

В связи с возможностью задания режимов полного хода в диа­ пазоне ре — п следует помнить о различной чувствительности ди­ зеля к изменению режимных параметров. Наиболее просто режим

184

регулированием по началу подачи, концу подачи и комбинированному (с механизмом V1T и pz = const). Постоянная дизеля (извест­ на из параметров номинального режима) а “ PmSLj P z ном ~ U + %• В случае работы с повышенным сопротивлением движению судна или поврежденным гребным винтом подачу топлива следует

(рис. 5.17, а). Неравномерность распределения параметров по ци­ линдрам допускается в следующих пределах от среднего значения, %: по среднему индикаторному давлению ± 2,5, максимальному

Для специфических конструкций (импульсный наддув) допусти­ мые отклонения температуры газов по цилиндрам определяют по результатам стендовых или ходовых испытаний. При больших от­ клонениях может потребоваться регулирование параметров. На работающем дизеле возможности индивидуального регулирования ТНВД ограничены запасом по нулевой подаче топлива.

Но часто причиной отклонений параметров по цилиндрам явля­ ется качество распыливания топлива форсункой, а иногда и ошибки индицирования. Поэтому регулировочные работы (изменение угла опережения, подачи топлива) следует проводить только при от­ лаженной топливной аппаратуре и исправном состоянии ин­ дикатора и привода. Индикаторный привод проверяют на совпаде­ ние с ВМТ поршня по диаграмме сжатия — расширения воздуха в цилиндре при выключенной подаче топлива. Нормальному со­ стоянию привода соответствует совпадение линий сжатия и расши­ рения (тактность цилиндра г == 0, рис. 5.17, б). При этом следует быть уверенным в плотности выпускного клапана и поршневых колец. В случае расположения линии расширения 3 над линией сжатия 4 имеем г > 0. Совпадение этих линий достигается смещени­ ем привода индикатора или поворотом кулачка назад по стрелкам А (рис. 5.17, в). В противоположном случае (г<С 0) привод настраи­ вают по стрелкам В.

I___ I

г

Рис. 5.17. Нормальная (7) и развернутая (2) индикаторные диаграммы и ди­ аграммы коррекции индикаторного привода на совпадение с ВМТ поршня дизеля Бурмейстер и Вайн

186

___

Рис. 5.18. Характерные искажения индикаторных диаграмм

При снятии индикаторных диаграмм возможны их искажения (рис. 5.18) вследствие вибрации привода (а), применения слишком длинного (б) или слишком короткого (в) шнура, заедания поршня индикатора (г), недостаточной жесткости пружины (д), неплотно­ сти индикаторного крана (е).

Некоторые типичные отклонения параметров: позднее воспла­ менение топлива (рис. 5.19, а) из-за низкого давления впрыска, плохого распиливания, неплотности клапанов ТНВД, малого ин­ декса подачи топлива, низкого цетанового числа топлива, непра­ вильной установки механизма V1T; раннее воспламенение топлива (рис. 5.19, б) из-за неправильной установки механизма V1T, боль­ шого индекса подачи топлива; снижение давлений рс и p z (рис. 5.19, в) из-за неплотности колец и клапанов, выгорания днища поршня, низкого давления наддувочного воздуха (загрязнения га­ зовоздушного тракта, турбокомпрессора).

187

Наконец, изменение контролируемых параметров рабочего про­ цесса pz, /?с, р8У /г на режиме полного хода следует увязать с влия­

воздуха G3aр, а следовательно, и на параметры рабочего процесса

188

кг

ведет к снижению давления рс на 0,22 МПа (2,2 бара), давления р8 на 0,0035 МПа (0,035 бара) и завышению замеряемой темпера­ туры / г на 28,5 °С.

В заключение отметим, что режимы полного хода являются и наиболее представительными для проведения диагностических тес­ тов по сопоставлению параметров рабочего процесса с эталонными значениями.

189

5.6. Работа дизеля в установке с редукторной передачей

Нагрузку и частоту вращения дизеля, работающего через муфту и редуктор на винт, на нормальном ходовом режиме назначают так же, как для установок с прямой передачей. Дополнитель­ ные потери в муфте и редукторе отражаются лишь на КПД. Однако тип и характеристика муфты существенно влияют на работу дизе­ ля, тяговые свойства комплекса и маневренность судна при пус­ ке, перемене хода, торможении винта и в меньшей степени при из­ менении условий плавания и сопротивления движению судна.

Рассмотрим некоторые особенности работы дизеля на винт, обу­ словленные характеристиками муфт.

В дизель-редукторных установках теплоходов наиболее рас­ пространены механические и гидродинамические муфты; электро­ динамические муфты встречаются сравнительно редко. Все типы муфт, используемые как муфты сцепления, работают без изменения передаваемого момента или с очень малым изменением частоты вра­ щения. Иначе говоря, моменты на входном и выходном валах муфты равны между собой, а различие в частотах вращения вызывается потерями в муфте.

Так, для гидродинамической муфты, состоящей из роторов на­ соса и гидравлической турбины, М н ~ М т = М е, т. е. моменты, потребляемые насосом и развиваемые турбиной, одинаковы и рав­ ны эффективному крутящему моменту дизеля. Мощности же на валу насоса и турбины различны, кВт: мощность насоса (потребляе­

кости (обычно масла), кг/м3; т]н, rjT — КПД насоса и турбины; /гн, /гт — частота вращения роторов насоса и турбины (винта — с уче­

п Ф 0 и вся подводимая мощность поглощается внутренними со­ противлениями муфты.

Внормальных условиях регулирование частоты вращения винта

искорости судна осуществляется непосредствен но дизелями при постоянном заполнении муфт. Управление несколькими дизелями

ведется с центрального пульта, и для муфт предусматривается толь­ ко два положения: включено и выключено. При включенном рабо­ чем состоянии муфты золотник подвода масла открыт полностью. Масло из напорной цистерны по осевому каналу в валу поступает на всасывание насоса муфты. Энергия движения масла по кругу

190