Техническое обслуживание при работе на переходных и на расчетных режимах.

Переходные режимы имеют место при переходе от одного эксплуатационного режима работы к другому. К ним относятся режимы холостого хода, номинальные нагрузки и перегрузочные, другими словами, любой режим, отличный от номинального, является переходным (например, пуск из холодного и горячего состояний, реверсирование, прием и сброс нагрузки). Они по сравнению со стационарными режимами характеризуются изменением всех параметров ДЭУ во времени (расход рабочего тела, мощность, частота вращения и пр.). Продолжительность от одного стационарного режима к другому определяет важное свойство ДЭУ- её маневренность.

Переходные процессы в любой СЭУ ДЭУ в частности, определяются савокупнастью переходных процессов в каждом из входящих в ее состав элементов. Их можно рассматривать как аккумуляторы кинетической, материальной и тепловой энергии. Кинетическую энергию представляют вращающиеся и поступательно движущиеся части ГД, валопровода, гребного винта. Материальную - расход воздуха и газа через газовоздушный тракт, расход веществ в системах и т.п. Тепловую - масса металла конструкции.

В принципе любой элемент ДЭУ можно рассматривать как аккумулятор всех трех видов энергии.

Переходный режим каждого аккумулятора энергии описывается дифференциальным уравнением вида (1.1):

(1.1)

где - энергоемкость аккумулятора;

- параметр, характеризующий состояние аккумулятора;

- время;

Е – разность количеств энергии или материальной среды, подводимой к аккумулятору и отводимой от него.

Путем интегрирования (1.1) при условии постоянства количества энергии, подводимой к аккумулятору, номинального ее значения, равенство 0 количества энергии, отводимой от аккумулятора можно получить постоянную времени аккумулятора в с.:

τ = (1.2)

Величина τ может служить критерием, позволяющим оценить влияние аккумулятора энергии на длительность переходного процесса ДЭУ. Применительно кт отдельным элементам ДЭУ τ могут иметь существенно различающиеся значения (1-2 порядка). Обычно при оценке переходных процессов ДЭУ малые значения τ не учитывается.

4 Для анализа работы ДЭУ на частичных нагрузках в качестве исходных критериев могут быть использованы основные показатели ГД, которые для его конкретного типа и постоянных параметров наружного воздуха определяются по выражениям:

N_e=A_{1 н мn} (1.3)

М_е=А_{2 н м} (1.4)

Р_е=А_{3 н м} (1.5)

где α- коэффициент избытка воздуха;

- индикаторный КПД;

_н- коэффициент наполнения.

Таким образом, характер изменения мощности, крутящего момента и среднего эффективного давления с переходом на частичные нагрузки определяется сочетанием коэффициента наполнения цилиндра, совершенства рабочего цикла ( величины _i, ) и механического КПД ( _м).

Изменение основных параметров рабочего процесса ГД при работе по винтовой характеристики приведено на рис 1.1.

Характер изменения основных параметров ГД при работе по винтовой характеристик

Превышение номинальной мощности и частоты вращения допускается в случаях угрозы человеческой жизни и безопасности судна. Кратковременная перегрузка ГД должна быть не более 1-2 ч. до 10% при n=1,03 n₀.

При работе ДЭУ в таком режиме рекомендуется вести усиленные наблюдения за температурами отходящих газов, масла, охлаждающей воды, которые не должны превышать значений, указанных заводом-строителем; температурами рамовых, мотылевых, головных, упорных, промежуточных подшипников и других трущихся деталей (проверка должна осуществляться не реже, чем через 15 мин.).

5 При работе ДЭУ с минимальной мощностью рекомендуется:

-следить за тем, чтобы все цилиндры были в рабочем состоянии, а в случае пропусков вспышек необходимо увеличивать подачу топлива;

-поддержать температуру охлаждающей воды и масла ближе к верхнему допустимому пределу;

-осуществлять проверку наличия смазочного масла и топлива в выпускном коллекторе.

При выходе из строя цилиндра и соответственно его отключения необходимо:

-уменьшить подачу смазки к цилиндровой втулке;

-периодически открывать индикаторный кран на отключенном цилиндре во избежание скапливания масла и вспышки паров.

В двухтактных дизелях во избежание перегрузки шатунных болтов не рекомендуется снимать цилиндровую крышку, пусковой клапан или форсунку отключенного цилиндра. Если дальнейшая работа деталей движения (поршень, шатун, крейцкопф) недопустима, необходимо их вынуть из поврежденного цилиндра. При этом в двухтактных двигателях выпускные и продувочные окна втулки цилиндра должны быть закрыты специальной вставкой или же с помощью поршня, подвешенного в районе окон.

Кроме того, необходимо:

-выключить подачу смазки к цилиндровой втулке;

-выключить охлаждение поршня и цилиндра;

-отсоединить пусковой клапан от общей магистрали;

-открыть индикаторный кран.

При работе с выключенными цилиндрами рекомендуется уменьшить топливоподачу во избежание перегрузки работающих цилиндров, усиления вибрации двигателя и корпуса, а также вести наблюдение за параметрами работы ДЭУ.

Одним из основных факторов, ограничивающих возможность работы ГД на перегрузочном режиме, является теплонапряженность, определяющая работоспособность деталей ЦПГ (втулка, крышка, поршень).

Основным критерием теплонапряженности (кроме удельного отвода тепла) служит средняя температура стенки детали со стороны газа (t₁) и температурный перепад t₁-t₂ (t₂- температура стенки со стороны охлаждения).

При чрезмерном повышении температуры t₁ могут возникнуть трещины в цилиндровой крышке и головке поршня, а также пригорание поршневых колец и заедание поршня в рабочей втулке.

По данным экспериментальных исследований [1] кривая t₁= (n) почти эквидистантна кривой t_or= (n) для ВОД и МОД (рис.1.2.). По этой причине температура отходящих газов является косвенным критерием теплонапряженности.

Характер изменения основных параметров ГД при работе по винтовой характеристике.

Рис 1.1(n_min- минимальная частота вращения ГД),

Превышение номинальной мощности и частоты вращения допус­кается в случаях угрозы человеческой жизни и безопасности судна. Кратковременная перегрузка ГД должна быть не более 1-2 ч до 10% при n = 1,03n₀.

При работе ДЭУ в таком режиме рекомендуется вести усилен­ные наблюдения за: температурами отходящих газов, масла, охлаж­дающей воды, которые не должны превышать значений, указанных заводом-строителем; температурами рамовых, мотылевых, головных, упорных, промежуточных подшипников и других трущихся деталей (проверка должна осуществляться не реже, чем через 15 мин.).

При работе ДЭУ с минимальной мощностью рекомендуется:

- следить за тем, чтобы все цилиндры были в рабочем сос­тоянии, а в

случае пропусков вспышек необходимо увеличивать подачу топлива;

- поддерживать температуру охлаждающей воды и масла ближе к верхнему допустимому приделу;

- осуществлять проверку наличия смазочного масла и
топлива в выпускном коллекторе.

При выходе из строя цилиндра и соответственно его отклю­чения

необходимо:

- уменьшить подачу смазки к цилиндровой втулке;

- периодически открывать индикаторный кран на отключенном
цилиндре во избежание скапливания масла и вспышки паров.

В двухтактных дизелях во избежание перегрузки шатунных болтов не рекомендуется снимать цилиндровую крышку, пусковой клапан или форсунку отключенного цилиндра. Если дальнейшая работа деталей движения (поршень, шатун, крейцкопф) недопусти­ма, необходимо их вынуть из поврежденного цилиндра. При этом в двухтактных двигателях выпускные и продувочные окна втулки цилиндра должны быть закрыты специальной вставкой или же с по­мощью поршня, подвешенного в районе окон.

Кроме того, необходимо:

- выключить подачу смазки к цилиндровой втулке;

- выключить охлаждение поршня и цилиндра;

- отсоединить пусковой клапан от общей магистрали;

- открыть индикаторный кран.

При работе с выключенными цилиндрами рекомендуется умень­шить топливоподачу во избежание перегрузки работающих цилиндров, усиления вибрации двигателя и корпуса, а также вести наблюдение за параметрами работы ДЭУ.

6 Одним из основных факторов, ограничивающих возможность работы ГД на перегрузочном режиме, является теплонапряженность, определяющая работоспособность деталей ЦПГ (втулка крышка, поршень).

Основным критерием теплонапряженности (кроме удельного отвода тепла) служит средняя температура стенки детали со сто­роны газа (t₁) и температурный перепад t₁-t₂ (t₂- температура стенки cо стороны охлаждения).

При чрезмерном повышении температуры t₁ могут возник­нуть трещины в цилиндровой крышке и головке поршня, а также пригорание поршневых колец и заедание поршня в рабочей втулке.

По данным экспериментальных исследований [I] кривая t₁= φ(n) почти эквивалентна кривой t_Dr=Ψ(n) для ВОД и МОД (рис.1.2). По этой причине температура отходящих газов является косвенным критерием теплонапряженности.

К вопросу определения теплонапряженности двигателя

Рис 1.2 (t_or -температура отходящих газов).

Однако в тех случаях, когда величины M_e и Р_е достигают номинальных значений при частоте вращения n n₀(работа на швартовых или в шторм), температура отходящих газов не всегда будет точно отражать теплонапряженность цилиндра. С понижени­ем частоты вращения уменьшается количество отходящих газов и сопротивление газовыпускного тракта, а следовательно, увели­чивается степень расширения газа. Поэтому максимально допустимой величине отходящих газов может соответствовать более высокая, чем в обычных условиях, температура стенки при n 0.7n₀ на 30-40°С. Механическая (динамическая) напряженность ГД оце­нивается значениями Me, максимального давления сгорания Р_z, скорости нарастания давления Р/ φ и отношения Р_z/P_i.

Для того, чтобы напряжения вала во всем диапазоне не пре­вышали номинальных, мощность ГД должна составлять

N_e= (1.6.)

При M_е0=constбудем иметь N_e= cn зависимость

N_e=ƒ(n) имеетлинейный характер (рис.1.3).

Ограничительные характеристики ГД.

Рис_.1.3(I - характеристика по топливному насосу; 2-то же по моменту).

Таким образом, работа ГД по ограничительной характеристике М_е0=constодновременно ограждает его отперегрузки по Р_е, т.е. ограничивается механическая напряженность вала и теплонапряженность деталей ЦПГ.

7 Техническое обслуживание при характерных неполадках и в аварийных ситуациях.

Неполадки, возникающие при работе ДЭУ, чаще всего являются следствием нарушения ПТЭ дизелей, невыполнения рекомендаций заводских инструкций по обслуживанию оборудования установки, не­удовлетворительного ремонта, а также конструктивных или технологи­ческих недостатков.

Неисправности ГД устраняются немедленно после установления причин их возникновения. В случае невозможности остановки ГД по условиям плавания или устранения неисправности силами экипажа, допускается работа ГД с неисправным узлом.

Характерные неполадки, причины их возникновения и способы устранения рассматриваются ниже:

Двигатель не запускается или останавливается после перевода на топливо. Основными причинами могут быть: попадание воздуха в топливную систему или сильное обводнение топлива;

- повышенная вязкость топлива;

- неисправность отдельных топливных насосов, механизма регу­лятора, форсунок,

неправильное газораспределение;

- двигатель недостаточно прогрет;

- рычаг (маховик) управления заедает при переводе в положение "РАБОТА".

В последнем случае при необходимости экстренного запуска рекомендуется произвести 2-3 повторных пуска. В случае, если ГД не переводится на топливо, нужно запустить его в противоположном направлении, а затем в заданном. Если и при этом рычаг управления заедает, необходимо его установить в положение "ПУСК", обеспечив работу ГД на воздухе вплоть до полного израсходования запасов последнего.

Частота вращения ниже заданной. Возможный вариант-ГД не развивает частоту вращения полного хода при нормальном положе­нии топливорегулирующих органов. Это может быть следствием та­ких причин:

- плохое распыливание топлива из-за неисправностей топлив­ных насосов, форсунок или его повышенной вязкости;

- образование в системе большого количества паров топлива
(топливо перегрето);

- повышено сопротивление газовыпускного тракта или низкое
давление наддувочного воздуха;

- увеличилось сопротивление движению судна из-за изменив­шихся условий плавания (встречный ветер, волнение, мел­ководье, обрастание корпуса).

Другой вариант-частота вращения ГД постепенно падает. Это может быть при наличии воды в топливе, заклинивании плунжеров или зависании клапанов части топливных насосов если в процессе работы ГД появились стуки при перемене хода поршня, то это оз­начает, что в одном из цилиндров начался задир_. В этом случае необходимо выключить топливо на аварийный цилиндр, снизить частоту вращения до минимальной, а затем остановить ГД и осмотреть цилиндр.

Внезапная остановка ГД может быть следствием попадания в топливо воды или воздуха, неисправности регулятора, срабатывания системы защиты при пониженном давлении масла или охлаждающей воды.

Частота вращения двигателя увеличивается. Одним из возможных случаев может быть резкое повышение частоты вращения. Причинами такого явления может быть внезапный сброс нагрузки, неисправность регулятора или его привода (например, в случае потери винта, ос­лабления его посадки на гребном валу, потери лопасти, оголении при килевой качке). В подобной ситуации следует уменьшить частоту вращения в ручную или остановить ГД.

Другой вариант - ГД идет "ВРАЗНОС". В этом случае необ­ходимо закрыть приемники воздуха подручными средствами и отклю­чить подачу топлива. Это возможно при наличии топлива или масла в продувочном ресивере, а также при неисправности регулятора безопасности.

8 Отклонения температуры и ненормальность цвета выпускных газов.

При повышении температуры газов одного из цилиндров необ­ходимо уменьшить подачу топлива на него.

Причинами таких неполадок могут быть:

- перегрузка цилиндра;

- плохое распыливание топлива или поздняя подача его в
в цилиндр;

-чрезмерная закоксованность выпускных и продувочных окон.

При повышении температуры выпускных газов по всем цилинд­рам (газы могут быть окрашены в темный цвет) необходимо умень­шить подачу топлива на ГД, во избежания превышения его расчет­ной теплонапряженности. Причинами такого явления, кроме ука­занных выше, могут быть повышенная температура или пониженное давление продувочного воздуха, а также воспламенение масла в подшипниковом пространстве.

О качестве работы ГД можно судить по окраске отработавших газов. Например, газы имеют голубоватый цвет. Это свидетельст­вует о попадании большого количества масла в цилиндры ГД. Белая окраска газов имеет место при пропусках вспышек в отдельных цилиндрах, когда топливо не сгорает, а только испаряется, и при попадании воды в топливо или камеру сгорания.