Судовые энергетические установки и электрооборудование судов ТЕМА ЗАНЯТИЯ РЕЖИМЫ РАБОТЫ СУДОВЫХ ДВС Учебные вопросы: 1. Режимы пуска, разгона и остановки. 2. Режимы полного хода, экономического хода и реверсирования. 3. Режимы работы при плавании на волнении, на мелководье и в узкостях.
Режимы работы судового дизеля Режимы пуска, разгона, остановки считаются переходными (неустановившимися) режимами – это когда все основные параметры и тепловое состояние дизеля изменяются во времени. Пуск дизеля условно можно представить в виде следующих последовательных стадий: - интенсивное раскручивание вала двигателя воздухом, подаваемым в цилиндры, до минимальных оборотов, при которых давление и температура сжимаемого воздуха будут достаточны для самовоспламенения; - впрыск топлива и его самовоспламенение в одном или более цилиндрах и продолжение раскручивание вала двигателя на продолжающем поступать воздухе и сгорающем топливе; - переход дизеля на работу на топливе и выход на заданный режим.
Пуск дизеля Режим пуска как и маневрирование и реверсирование относится к наиболее тяжелым и напряженным режимам, на которые приходится наибольшее число аварийных повреждений. Чтобы обеспечить «легкий» пуск, двигатель надо предварительно прогреть, прокачивая через него горячую воду, отбираемую обычно от системы охлаждения вспомогательных дизелей. При работе холодного двигателя смазка подшипников и других узлов трения недостаточна т. к. масло не успевает прогреться и его высокая вязкость затрудняет его движение. Поэтому необходимо перед пуском двигателя подогреть смазочное масло до температуры 40 - 45˚ С.
РЕЖИМ ПРОГРЕВА (РАЗГОНА) ДИЗЕЛЯ В период разгона и прогрева двигателя интенсивно повышается температура его деталей особенно ЦПГ, охлаждающей воды и смазочного масла. Неравномерность прогрева деталей вызывает появление напряжений в зонах тепловоспринимающих поверхностей. Так в поршне в первую очередь прогревается головка, юбка же разогревается вяло. Интенсивный рост температуры деталей отмечается в течении 40 – 60 сек после первой вспышки в цилиндре. Для мощных двигателей, имеющим большие массы металла оптимальное время прогрева примерно составляет 30 – 40 мин, из которых 8 мин составляют прогрев на холостом ходу, 2 мин – с медленным повышением нагрузки до 30% и 20 – 30 мин – с повышением нагрузки до полной.
РЕЖИМ ОСТАНОВКИ ДВИГАТЕЛЯ Наряду с режимом пуска и прогрева на менее опасен и режим резкого снижения нагрузки или внезапной остановки двигателя. При резком сбросе нагрузки и особенно при остановке двигателя, до этого работавшего на полном ходу, в нем также возникают высокие тепловые «перекосы» вследствие неравномерного остывания деталей ЦПГ. Наибольшие напряжения наблюдаются в первый период остановки двигателя. Для уменьшения последствий неравномерного остывания горячего двигателя, необходимо заблаговременно, до полной остановки двигателя, снижать развиваемую им мощность. Мощные малооборотные двигатели рекомендуется переводить на режим среднего, затем малого хода за 30 – 60 мин до остановки или начала маневров.
РЕЖИМ ПОЛНОГО ХОДА Градация мощностей: - номинальная мощность Nн – это длительная эффективная мощность дизеля, назначаемая и гарантируемая заводомизготовителем при заданных частоте вращения и окружающих условиях для которых предназначен дизель. Номинальная мощность главного дизеля и соответствующая ей частота вращения коленчатого вала принимаются за 100%. Время беспрерывной работы на номинальной мощности не ограничивается. - максимальная мощность Nмах – это кратковременная мощность, превышающая номинальную на 10%, которую двигатель может развивать при максимальной подаче топлива не более одного часа. Эта мощность используется только в исключительных случаях. Режим полного хода для транспортных судов является основным
РЕЖИМ ПОЛНОГО ХОДА Градация мощностей: - эксплуатационная мощность Nэкс – это наибольшая мощность, при которой обеспечивается длительная, без ограничений времени надежная работа двигателя при эксплуатационной частоте вращения nэ. Обычно nэ = (0, 95 – 0, 97) nн; а тогда Nэкс = (0, 85 – 0, 90) Nн. - минимальная эксплуатационная мощность N min – это наименьшая мощность, при которой двигатель может работать длительное время с минимально устойчивыми оборотами n min. Такая частота и такая мощность используется при швартовках и прохождении узкости. Величина n min у каждого двигателя непостоянная (паспортная) и зависит от состояния топливной аппаратуры, её настройки т. д. Режим полного хода для транспортных судов является основным
ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ 1 – заградительная характеристика по топливному насосу; 2 – внешняя номинальная характеристика; 3 – ограничительная характеристика по мощности для 4 х тактных двигателей; 4 – ограничительная характеристика по тепловой и механической напряженности для 2 х тактных двигателей. Ограничительная х-ка по тепловой и механической напряженности (3) соответствует работе ГД на уровне эксплуатационной мощности.
ПЕРЕГРУЗКА ДИЗЕЛЯ ВНИМАНИЕ! Работа дизеля с перегрузкой допускается в исключительных случаях, связанных с угрозой человеческой жизни или безопасностью судна и только по приказанию капитана. При работе дизеля с перегрузкой необходимо руководствоваться следующим: 1) мощность дизеля не должна превышать номинальную более чем на 10% и частота вращения не более чем 3% выше номинальной. 2) допускается работа дизеля в режиме перегрузки не более 1 часа с повторением режима не ранее, чем через 5 часов работы.
РЕЖИМ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ Под экономической скоростью Vs эк понимается такая скорость, которая при наличии резерва ходового времени позволяет судну своевременно прибыть в порт назначения, обеспечивая максимальную экономию горюче-смазочных материалов. Снижение путевого расхода топлива можно достичь путем разумного снижения оборотов двигателя. Однако следует помнить, что при длительной работе двигателя на малых оборотах происходит интенсивное загрязнение цилиндров и особенно выхлопного тракта продуктами неполного сгорания топлива и масла. Выхлопные трубы покрываются плотным слоем асфальто-смолистых веществ и кокса. В последствии с возвращением на режим полной мощности эти отложения могут воспламенится, вызывая пожар в выхлопном тракте.
РЕВЕРСИРОВАНИЕ Перемена хода судна с переднего на задний ход и наоборот требует назначения нового режима – реверсирование. Судно с ВФШ, дизель непосредственно соединен с гребным валом. Необходимо выполнить следующие действия: 1) выключить подачу топлива в цилиндры дизеля, установив рукоятку управления в «СТОП» ; 2) при снижении частоты вращения дизеля до нуля или до «реверсивного уровня» согласно инструкции по эксплуатации, произвести реверс.
РЕВЕРСИРОВАНИЕ Следует избегать быстро повышать частоту вращения двигателя на задний ход при реверсировании с полного или среднего хода судна. ВНИМАНИЕ! В исключительных случаях, связанных с угрозой человеческой жизни или безопасности судна, по команде капитана или вахтенного помощника разрешается реверсировать дизель после снижения оборотов до 50 – 60% от номинальных.
РЕВЕРСИРОВАНИЕ Реверс дизеля, соединенного с гребным винтом через реверсивную муфту или реверс-редуктор осуществляется при снижении частоты вращения коленчатого вала до 50 – 70% от номинальной. Для судов с ВРШ реверсирование дизелем запрещается за исключением случаев неисправности системы ВРШ. ВНИМАНИЕ! Время перекладки лопастей ВРШ с полного переднего хода на полный задний не должно превышать 20 сек для винтов диаметром до 2 метров и 30 сек для винтов диаметром свыше 2 метров.
ПЛАВАНИЕ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ При плавании судна на мелководье, при повышенном волнении, во льдах и в узкостях требует повышенного внимания всего состава вахты: как на мостике, так и в машине, так как в этих условиях работа двигателя носит неустановившийся характер, меняются во времени скорость, механические и тепловые нагрузки. При движении судна в условиях шторма на изменение характеристик гребного винта влияет различная глубина погружения винта, частая перекладка руля для удержания судна на курсе, длина волны и степень загрузки судна.
Изменение режимов работы двигателя при волнении 1 – винтовая характеристика «тяжелого винта» (ТВ); 2 – эксплуатационная винтовая характеристика; 3 – винтовая характеристика «легкого винта» (ЛВ). При увеличении сопротивления движению судна (судно входит на волну), винтовая характеристика переместится в положение 1 (ТВ), при уменьшении сопротивления при оголении винта (судно скатывается с волны) и его характеристика займет положение 3 (ЛВ).
ПЛАВАНЬЕ НА МЕЛКОВОДЬЕ И В УЗКОСТЯХ При плавании на мелководье и в узкостях сопротивление движению судна увеличивается, и нагрузка на главный двигатель также растет. Экспериментально установлено, что влияние на сопротивление дна водоема зависит от отношения глубины Н к осадке судна Т. При отношении Н/Т > 15 дно не влияет на сопротивление, но если Н/Т < 15 влияние дна тем больше, чем меньше это отношение. При плавании на мелководье прием забортной воды в систему охлаждения должен производится только через бортовые кингстоны, а при сильной бортовой качке в открытом море – через донный кингстон. ВНИМАНИЕ! При входе судна на мелководный участок или в узкость необходимо уменьшить ход т. е. снизить обороты главного двигателя.
Скачать презентацию Судовые энергетические установки и электрооборудование судов ТЕМА ЗАНЯТИЯ
слайды лек 6.ppt