Пуск ГД и ввод его в режим эксплуатационной нагрузки

Пуск дизеля и вывод его на эксплуатационную нагрузку является одним из наиболее ответственных и напряженных режимов работы СДУ. Последовательность действий при подготовке к пуску и пуске ГД изложены в заводских инструкциях по эксплуатации двигателей и в нормативных Правилах технической эксплуатации.

В дизельных установках без ВРШ и разобщительных муфт при пуске ГД помимо затрат энергии на интенсивное раскручивание коленчатого вала двигателя, для создания в цилиндрах при сжатии давлений и температур достаточных для надежного самовоспламенения топлива, необходимо преодолеть силу инерции массы судна и сопротивление движению судна.

При страгивании в начальный момент пуска двигатель работает за пределами швартовной характеристики даже при наличии в регуляторе устройства защиты от перегрузок (комбинированный способ управления) и будет перегружаться по крутящему моменту.

На рисунке 2.11 изображена схема изменения величины крутящего момента двигателя в зависимости от частоты вращения двигателя при установке заданной первоначальной пусковой частоты вращения [16].

I – винтовая характеристика; II – швартовная характеристика; III – внешние характеристики двигателя (постоянная топливоподача); IV – заданная регуляторная характеристика; V – ограничительная характеристика   Рисунок 2.11 – Пуск двигателя при комбинированном способе управления

Участок 0-1 соответствует раскручиванию двигателя пусковым воздухом. При достижении пусковой частоты вращения в точке 1 отключается пусковой воздух и включается пусковая топливоподача, соответствующая пусковому заданию частоты вращения IV на всережимном регуляторе частоты вращения и ограничительной характеристике V.

Участок 1-2 соответствует резкому увеличению топливоподачи до ее пускового значения. Подвижный упор устройства защиты от перегрузки ограничивает ход сервомотора точкой 2. Если бы не было устройства защиты топливоподача продолжалась бы до входа в точку пересечения линии I и регулировочной характеристики IV. Участок 2-3 соответствует разгону двигателя по внешней частичной характеристике до выхода на швартовную характеристику II в точке 3. Участок 3-4 соответствует разгону судна. Далее в точке 4 управление топливоподачей переходит к регулятору, который снижает ее до выхода двигателя на установившийся режим в точке 5.

Пуск дизеля и вывод его на эксплуатационную нагрузку, равно как и маневрирование с остановками, реверсированием и сменой нагрузок, является наиболее напряженными режима работы. Аварийные повреждения на этих режимах происходят чаще [4, 14].

Резкая смена условий нагрева и охлаждения деталей ведет к возникновению значительных термоусталостных напряжений, приводящих к образованию трещин (в крышках цилиндров, опорных буртах втулок и др. деталях). Наиболее интенсивный рост температуры деталей происходит в первые 40…60 сек после первой вспышки. Деформации деталей и нарушения режима смазки ведут к повышенным износам. Имеют место неблагоприятные условия для самовоспламенения топлива.

Запуск холодного дизеля по экстренной программе ведет к перегрузке по крутящему моменту, большой скорости нарастания давлений и температур, возникновению ударных нагрузок на подшипники. По указанным причинам необходимо строгое соблюдение требований инструкции по эксплуатации. Важно обеспечить подогрев охлаждающей воды, смазочного масла (до 40…45 °С), обеспечить полный запас сжатого воздуха в баллонах, надлежащее техническое состояние компрессоров, элементов топливной, пуско-реверсивной системы и системы ДАУ.

После запуска следует избегать длительной работы дизеля на холостом ходу и самой малой нагрузке, так как это приводит к повышенным отложениям загрязнений в цилиндрах и проточных частях дизеля.

У современных высокофорсированных дизелей это приводит к повышению напряженности деталей ЦПГ и механической напряженности деталей КШМ отдельных цилиндров вследствие имеющей место неравномерности подачи топлива.

После пуска дизеля необходимо проверить показания всех контрольно-измерительных приборов, обратив особое внимание на давление смазочного масла, охлаждающих сред, топлива. Убедиться в отсутствии ненормальных шумов, стуков и вибрации. Проверить работу лубрикаторов смазки цилиндров [7].

Основные причины, вызывающие затруднение пуска дизелей, следующие:

- увеличение вязкости при понижении температуры смазочного масла;

- понижение температуры воздуха, подаваемого в цилиндры, и, следовательно, температуры конца сжатия воздушного заряда;

- ухудшение испаряемости топлива;

- ухудшение качества распыливания топлива;

- повышенный износ деталей ЦПГ и возрастание утечек пускового воздуха через зазоры между ними.

Для осуществления пуска дизеля необходимо достигнуть определенной частоты вращения. При малой частоте вращения, вследствие снижения скорости движения плунжера и увеличения протечек топлива в насосных секциях ТНВД, давление нагнетания топлива резко снижается и качество распыливания его форсунками ухудшается. В двигателях с сервоприводом ТНВД и с аккумуляторными системами впрыска снижение давления впрыска не происходит. Кроме того, при малой частоте вращения, возникают колебания волн давления топлива в нагнетательном трубопроводе, что может вызывать неоднократные посадки и подъемы игл форсунок (подвпрыски). У холодного дизеля имеет место значительный теплоотвод в стенки цилиндра. Это приведет к пропускам вспышек в цилиндрах, увеличению периода задержки самовоспламенения топлива и переносу процесса его сгорания далеко на линию расширения. В процессе пуска ДВС пропуски вспышек в цилиндрах приводят к возникновению сгорания увеличенного количества топлива при последующих циклах. Невоспламенившееся топливо приведет потом к сгоранию увеличенного количества, что будет сопровождаться высокой скоростью нарастания давления газов в цилиндрах.

Пусковые качества дизеля во многом зависят от цетанового числа топлива, его испаряемости, поэтому необходимо обеспечить соответствие качества топлива и температуры его подогрева рекомендациям завода-изготовителя.

Высокие давления сгорания р_z возникают и при пуске прогретого двигателя, если он недостаточно раскручивается на воздухе, и для создания необходимого ускорения даются большие подачи топлива (топливная рейка устанавливается на максимальную подачу). Такие жесткие условия пуска дви­гателя и разгона следует допускать лишь в аварийной ситуа­ции. В нормальных условиях пуска топливная рейка должна устанавливаться в положение малых подач и разгон следует проводить постепенно.

Жесткая работа двигателя при пуске, сопровождающаяся ростом максимальных давлений цикла, может иметь место при использовании тяжелых топлив, для которых характер­но худшее распыливание, испарение и замедленное сгора­ние.

В МОД фирмы «MAN Diesel & Turbo» серии K, L, MC используются форсунки с постоянной циркуляцией топлива циркуляционным насосом, что позволяет осуществлять пуски, остановки и маневры на тяжелом топливе. Период от начала пуска до перехода к работе на топливе, при нормальных условиях, составляет всего 2…6 секунды и сопровождается большой неравномерностью вращения коленвала и дымностью выпуска. Неравномерность вращения объясняется пропусками вспышек в цилиндрах, а также тем, что частота вращения дизеля возрастает толчками по мере перехода к работе на топливе отдельных цилиндров.