При пуске и в следующий за ним период разгона и прогрева двигателя происходит интенсивное повышение температуры его деталей, и в первую очередь деталей цилиндров поршневой группы, повышение температуры и снижение вязкости смазочного масла, возрастание температуры охлаждающей воды и изменение зазоров между сопрягаемыми поверхностями. Неравномерность прогрева деталей цилиндропоршневой группы, вызванная наличием на пути потоков тепла термических сопротивлений, обусловливает появление в них высоких температурных градиентов. В поршне в первую очередь прогревается головка, тронк же разогревается вяло, накапливая тепло главным образом в процессе теплопроводности. Поэтому колебания температуры тронка, как и нижней части втулки рабочего цилиндра, с изменением режима работы двигателя, как правило, мало заметны. Независимо от размеров и быстроходности двигателя наиболее интенсивный рост температуры деталей цилиндропоршневой группы отмечается в начальный период их прогрева, особенно в течение 40—60 с после первой вспышки в цилиндре.

Вопрос 4. Перечислите системы, которые обслуживают главный двигатель, объясните их работу и требования к маслянным системам.

Ответ

К системам обслуживающим ГД судна относятся: Система подачи воздуха, система выпускных газов, топливная система, масляная система, система охлаждения, система пуска, реверса и управления.

СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ЦИЛИНДРЫ

Впускной трубопровод, или ресивер, служит для подвода воздуха в цилиндры двигателя. В четырехтактных двигателях без наддува воздух засасывается в ресивер из машинного отделения или может приниматься с палубы по специальному трубопроводу. В двигателях с наддувом и в двухтактных двигателях воздух нагнетается в цилиндры воздухонагнетателями. Для уменьшения колебаний давления объем ресивера делают достаточно большим, проходное сечение должно обеспечить скорость воздуха не более 20 м/с. Внутри ресивера в двигателях с наддувом устанавливают воздухоохладители.

Для измерения давления воздуха, поступающего в цилиндр, на ресивере устанавливают манометры, а для измерения температуры — термометры. Из системы смазки нагнетателей в ресивер вместе с воздухом могут попадать пары масла. Чтобы снизить давление газов при взрыве паров масла, ресивер снабжают предохранительными автоматическими клапанами. Горловины, закрытые крышками, служат для очистки ресивера. Ресивер изготовляют из листовой стали. Для уменьшения шума в машинном отделении ресивер снаружи обшивают асбестом и покрывают стальным кожухом.

В двигателях с двухступенчатым наддувом ресивер может разделяться продольной перегородкой (на две ступени давления) и поперечными перегородками (отделяющими подпоршневые пространства отдельных цилиндров или группы цилиндров). На перегородках вырезаны окна, которые служат для установки пластинчатых клапанов, автоматически открывающихся при расчетном давлении.

Конструкция выпускного трубопровода зависит от системы наддува. В двигателях без наддува выпускные газы отводятся через короткие патрубки в общий выпускной коллектор, охлаждаемый водой. Отдельные участки коллектора для возможности свободного расширения соединяют между собой с помощью гофрированной трубы или телескопического уплотнения с чугунными разрезными уплотнительными  кольцами.

В двигателях с газотурбинным наддувом с турбинами постоянного давления выпускные газы от всех цилиндров поступают в общий коллектор. При таком объеме давление газов перед турбиной остается постоянным. При использовании турбин с переменным давлением газа перед соплами общий выпускной коллектор отсутствует, а выпускные газы подводятся к турбине от одного или нескольких цилиндров по коротким патрубкам малого объема. Используя импульс газа, выходящего из цилиндра в момент открытия выпускных органов с высоким давлением и температурой, можно повысить мощность турбины. Выпускной тракт двигателей с газотурбинным наддувом покрыт слоем изоляции, поверх которой одет кожух из листового железа или рубашки с водяным охлаждением.

Для уменьшения шума на выпускном трубопроводе за турбинами устанавливают глушитель. В качестве глушителя может использоваться утилизационный котел. По правилам Регистра  судовая дизельная установка должна быть оборудована устройством для улавливания и гашения искр в выпускных газах.

СИСТЕМА ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

В нашем двигателе на процессы выпуска отработавших газов и наполнения цилиндра воздухом отводится всего 130—150° ПКВ. Это обстоятельство создает трудности для хорошей очистки цилиндров от отработавших газов и наполнения его свежим зарядом воздуха. Кроме того, в двухтактных ДВС отработавшие газы из цилиндра: выталкиваются не поршнем, а продувочным воздухом, при этом не­избежно частичное перемешивание воздуха с газами.

Процессы выпуска отработавших газов и наполнения цилиндра свежим зарядом в двухтактных двигателях протекают в такой последовательности: после открытия выпускных окон (клапанов) начинается «свободный выпуск» — истечение газов из цилиндра в выпускной коллектор за счет разности давлений в цилиндре и выпускном коллекторе. Скорость истечения газов в период свободного выпуска 800—600 м/с при температуре газов около 1000 СС в начале выпуска. В конце свободного выпуска давление в цилиндре падает. В это время Поршень открывает продувочные окна и начинается продувка цилиндра воздухом. Воздух к окнам подается продувочным насосом под давлением 0,11—6,13 МПа, вытесняет отработавшие газы и занимает освободившийся объем; происходит «принужденный выпуск» и продувка, т. е. наполнение цилиндра воздухом.

В зависимости от системы продувки при ходе поршня вверх продувочные окна могут закрываться раньше выпускных, и тогда через открытые выпускные окна (клапаны) будет теряться часть заряда воздуха. Если продувочные окна закрываются позже выпускных, то происходит дозарядка цилиндра воздухом. Качество очистки цилиндра двухтактного двигателя и наполнения его свежим зарядом зависит от совершенства системы продувки, которая должна обеспечивать наибольшую мощность и экономичность двигателя. В зависимости от характера движения потоков воздуха все существующие схемы продувки подразделяют на контурные и прямоточные. В контурных схемах поток продувочного воздуха, поступая через окна в средней части рабочей втулки, описывает внутренний контур цилиндра и движется вниз к выпускным окнам. В прямоточных схемах воздух движется только, в одном направлении — вдоль оси цилиндра.  Путь воздуха и отработавших газов в прямоточных продувках примерно в два раза короче, чем в контурных.

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА

Топливоподающая система обеспечивает регулярный впрыск в требуемой последовательности строго дозированных порций топлива под высоким давлением в камеры сгорания цилиндров дизеля.

Топливо из расходной емкости шестеренным насосом 2 (рис. 5) по трубе 3 через двухсекционный унифицированный фильтр 4 подается под давлением, регулируемым редукционным клапаном /, в главную магистраль 7 и по трубам 11 в топливные насосы 5.

Топливные насосы под высоким давлением подают по трубам 9 через форсунки 8 в определенные моменты времени топливо в камеры сгорания цилиндров дизеля.

Подтекающее топливо от форсунок и топливных насосов по сливным трубам 6 и 12  отводится.в сливные емкости.

Для заполнения системы дизеля топливом в редукционном клапане 1 имеется устройство, позволяющее перепускать топливо из расходной емкости, минуя топливоподкачивающий насос. Воздух при заполнении системы топливом удаляется через пробки, имеющиеся на крышке унифицированного фильтра и топливных насосов, а также через клапан 10.

На трубопроводе между фильтром и топливными насосами установлен датчик давления для подсоединения манометра М, расположенного на щите приборов.

Рис. 5. Схема топливоподающей системы:

1 — редукционный клапан;

2—топливоподкачивающий  насос;

3 —труба; 

4 — фильтр топлива;

5 — топливный насос;

6, 12— сливные трубы;

7 — главная ма­гистраль;

8 — форсунка; 

9, 11 — трубы;

10 — клапан;

М — манометр;

/ — на слив,

II - из расходной емкости.

Форсунка предназначена для распыливания топлива, подаваемого в камеру сгорания дизеля.

Форсунка закрытого типа с гидравлическим управлением подъема иглы.

Наиболее ответственные детали форсунки — корпус распылителя и игла — являются прецизионной парой.

МАСЛЯННАЯ СИСТЕМА

Система смазки дизелей циркуляционная с мокрым картером и дополнительной масляной цистерной (баком). В систему смазки входят: приемный масляный фильтр, двухсекционный масляный насос, фильтры грубой очистки масла, фильтр тонкой очистки масла, холодильники воды и масла, ручной маслопрокачной насос, расходный масляный бак и система трубопроводов.

Во время работы система обеспечивает беспрерывное поступление масла ко всем трущимся дета­лям дизеля.

СИСТЕМА  ОХЛАЖДЕНИЯ.

Система охлаждения дизеля двухконтурная. Дизель охлаждается пресной водой, циркулирующей по замкнутому контуру. Циркуляционная вода и масло охлаждаются проточной водой в холодильниках.

Система обеспечивает установленный температурный режим дизеля во всем диапазоне нагрузок.

В систему охлаждения входят: насосы циркуляционной и проточной воды, регулятор температуры воды, холодильники воды и масла, водяной расширительный бачок и трубопроводы.

Схема системы охлаждения

Насос 14 (рис. 6) циркуляционной воды подает воду в нагнетательную трубу 17, оттуда по патрубкам 22 вода поступает в полость охлаждения блока цилиндров и по трубе 10 в полость охлаждения турбокомпрессора. Охладив втулки цилиндров, вода из блока перетекает в полости крышек цилиндров, охлаждает их и по переливным раковинам 12 поступает в полость охлаждения выпускного коллектора 19. Охладив коллектор, вода поступает в трубу 1 и затем в регулятор 24 температуры воды.

На дизеле 6ЧН25/34 из полостей охлаждения крышек цилиндров по переливным раковинам вода перетекает в трубу 23, расположенную в кожухе закрытия выпускного коллектора, а из турбокомпрессора по трубе 2 поступает в трубу 1 и затем через ре­гулятор 24 — в холодильник 20, или минуя его,

Регулятор в зависимости от установленной температуры распределяет поток воды на две части:

одна часть воды направляется в холодильник воды 20, где охлаждается проточной водой. Из холодильника вода возвращается по трубе 18 в  приемный патрубок водяного насоса 14;

другая часть воды поступает в трубу 18 и, смешиваясь с охлажденной в холодильнике водой, входит в водяной насос. Таким образом, регулятор 24 путем перераспределения количества воды, направляемой в холодильник и мимо него, поддерживает температуру выходящей из дизеля воды в пределах 65—80°С.

На трубе 18 установлен обратный фланцевый клапан 21.

Воздух и пар, скапливающийся в системе, отводится в водяной расширительный бачок 6 по трубкам 11 и 4. Трубки 11 в двух точках соединяются с водяной полостью выпускного коллектора (или трубы 23) с трубой 2.

Рис. 6. Схема системы охлаждения: 1, 2,5, 7, 10, 16, 18, 23 — трубы; 3 — турбокомпрессор; 4, 9, 11 — трубки; 6 — расширительный бачок; 8 — водомерное стекло; 12 — переливная раковина; 13, 14 — водяные насосы; 15 — фланцевый отвод; 17 — нагне­тательная труба; 19 — выпускной коллектор; 20 — холодильник воды; 21 — обратный фланцевый клапан; 22 — патрубок; 24 — регулятор тем­пературы воды; / — слив проточной воды; II — слив циркуляционной воды

Подпитка водой контура циркуляционной воды происходит из расширительного бачка по трубе 5.

Циркуляционный контур и расширительный бачок заполняются пресной водой через трубу 7. На бачке 6 для контроля за уровнем воды поставлены водомерные стекла 5 с нанесенными на них метками. Через трубку 9 на расширительном бачке циркуляционный контур водяной системы сообщается с атмосферой.

Расширительный бачок должен быть установлен так, чтобы днище его было выше верхней части выпускного коллектора не менее чем на 400мм.

Проточная вода всасывается насосом 13 и попадает в холодильники воды и масла. Сначала она проходит через масляную секцию холодильника, затем поступает в водяную, охлаждает масло и циркуляционную воду и сливается из холодильника.

Фланцевые отводы 15 в системе предназначены для подключения резервных средств.

При объединенной системе охлаждения нескольких дизелей могут быть использованы общие для всей установки водяные насосы, холодильники и расширительные емкости.

Устройство и работа регулятора температуры воды изложены в инструкции завода-изготовителя.

К системам смазки двигателя предъявляются следующие общие требования: своевременная подача необходимого количества масла к узлам трения для защиты их поверхностей от износа и коррозии (смазывающее и защитное действие);

·                   отвод тепла от трущихся поверхностей и деталей (терморегулирующее действие);

·                   удаление продуктов износа и нагара с поверхностей тре­ния (моющее действие);

·                   очистка масел.

От того, насколько удовлетворяет отмеченным требованиям система смазки, в значительной степени зависят надежность и долговечность работы двигателя.

Вопрос 5. Системы управления комплексом двигатель-ВРШ: показать и кратко объяснить структурно-функциональные схемы: раздельного управления, системы твердой обработка связью, регулировка мощности, программное регулирование мощности двигателя и программно-экстримальное регулирование.

Ответ

На современных судах управление комплексами ГД — ВФШ и ГД — ВРШ осуществляется из рулевой рубки с помощью систем ДАУ.

Основной целью ДАУ является уменьшение трудозатрат судовой команды по управлению судном и повышение безопасности мореплавания путем повышения безопасной эксплуатации ГД при маневрировании, выполнения операций по управлению ГД в оптимальной последовательности, дающей возможность увеличить точность и скорость выполнения маневров, минимальной загрузки операторов (штурмана) на мостике и освобождения вахтенного механика от постоянного пребывания у поста управления ГД.

Системы ДАУ комплексов ГД — ВРШ имеют ряд специфических особенностей. Существуют системы ДАУ ГД — ВРШ, в которых каждому положению органа управления соответствует определенное сочетание частоты вращения и шага гребного винта. Однако эти установки неэкономичны и их можно считать морально устаревшими. В современных системах положение органа управления определяется сочетанием частоты вращения и нагрузки (крутящего момента) при изменении шага гребного винта. При этом обеспечивается с достаточной точностью требуемая скорость хода судна с наименьшим возможным удельным расходом топлива при различных нагрузках и условиях плавания судна и одновременное снижение возможной перегрузки ГД.

Так как в установках с ВРШ обычно применяются нереверсив-'ные дизельные двигатели, то упрощается схема его системы ДАУ (отсутствует канал управления реверсом). Однако появляется схема управления ВРШ, работающая совместно со схемой управления частотой вращения и нагрузкой ГД.

Принцип работы системы ДАУ пропульсивной установкой с ВРШ будет рассмотрен ниже на примере паротурбинной установки.

Новой ступенью автоматизации управления отечественных турбоходов является ДАУ комплекса двигатель — ВРШ судов типа «Кубань». Упрощенная структурная схема управления представлена на рис. 7. Значение упора ВРШ и его направление зависят от угла и направления разворота лопастей, а также от частоты вращения гребного вала. Разворот лопастей ВРШ осуществляется гидромеханическим механизмом изменения шага МИШ, а управление-воздействием на задатчик шага ЗШ. Заданный скоростной режим I I3A и греО-ного вала поддерживается регулятором частоты вращения нчь, включенным по всережимной схеме и воздействующим через маневровый клапан на подачу пара к ТВД. Воздействие на задатчики МИШ и РЧВ может производиться вручную с местных постов управления либо дистанционно.

Рис. 7. Схема ДАУ комплекса двигатель —ВРШ турбохода «Кубань»

В схеме предусмотрено ДАУ ВРШ и ГТЗА с главного поста управления (ГПУ) рулевой рубки судна или из ЦПУ машинного отделения, а в случае отказа ДАУ или при пуске ГТЗА из холодного состояния — раздельное дистанционное управление ВРШ и ГТЗА с пульта резервного управления ПРУ из ЦПУ.

При работе ДВС на ВРШ установка регулятора, включенного по всережимной схеме, обязательна, так как скоростной режим судна меняется не только изменением частоты вращения ВРШ, но и изменением угла разворота его лопастей. С уменьшением шага винтовые характеристики становятся пологими, нагрузка уменьшается и становится минимальной при нулевом развороте лопастей ВРШ, а регулятор поддерживает заданную частоту вращения в пределах не­равномерности АСР.

Страницы: 1, 2, 3