Управление главной судовой дизельной установкой

Предельное состояние установки не является предельным состоянием какого-либо из ее элементов, а определяется совокупностью состояния каждого из них. Стоимость замены отдельных элементов, затраты на ремонт, увеличение расхода рабочих сред, ухудшение эксплуатационных показателей -- все данные факторы, зависящие от продолжительности эксплуатации установки, влияют на себестоимость ее эксплуатации. Поэтому наиболее общим критерием достижения установкой предельного состояния считают ее экономичность; под предельным понимается состояние: установки, после наступления, которого дальнейшая эксплуатация ее нецелесообразна по экономическим соображениям.

Под ресурсом понимают наработку установки от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния, Межремонтные сроки устанавливают таким образом, чтобы им были кратны сроки замены или ремонта важнейших деталей двигателей.

Моторесурс дизелей изменяется в значительных пределах и зависит от средней скорости поршня, частоты вращения вала дизелей, запасов прочности, качества топлива и масла, качества изготовления.

Повышению надежности установки способствует использование рациональных схем систем диагностирования, предупреждающих и обнаруживающих отказы.

Показатели условий обитаемости. Одним из важных эксплуатационных свойств энергетической установки является ее обитаемость - степень приспособленности помещений СЭУ для жизнедеятельности команды при работе всего установленного оборудования. Обитаемость характеризуется внешними факторами, непосредственно воздействующими на физиологические функции организма человека. К основным таким факторам относятся микроклимат в помещениях СЭУ, уровень звукового давления и вибрации.

Ходовая характеристика ГСДУ и использование её при эксплуатации судна

Использование ходовой характеристики при регулировании мощности ГСДУ в случаях хода судна в балласте, с грузом и в штормовых условиях.

При любых различных условиях плавания результатом взаимодействия элементов пропульсивного комплекса (винт-корпус судна и т.д.) всегда является скорость судна, поэтому в практике анализ взаимодействия элементов судов пропульсивного комплекса бывает удобнее производить с помощью ходовой характеристики, выражается зависимостью на установленные режимы при различных условиях плавания между мощностью ГД, частоты вращения гребного винта и скорость судна.

Анализирование ходовой характеристики позволяет в конкретном случае выбирать режим работы ГД, чтобы избежать его механических и тепловых перегрузок при возрастающих внешних сопротивлениях.

Ходовая характеристика ограничивается по вращающему моменту Mmax=0,7Me и частоте вращения Nmax=0,3Nном.

Pe=f(Vp) - практическая линейная зависимость в пределах скольжения S=20-60%, она отражается зависимостью коэффициента М на гребном винту от относительной поступи л_р, которая со скольжением.

л_р=Нв/(Dв)*(1-S).

Скольжение - необходимое условие работы, т.к. без него не может быть упора.

При S=0 л_р=Нв/(Dв) - т.е. винт за один оборот проходит путь геометрического шага, а упор=0.

1 - кривая сопротивления в штормовую погоду

2 - кривая сопротивления при ходе судна в грузу (соответствующее номинальной мощности Ре_ном при номинальной частоте вращения n/n_ном=1)

3 - кривая сопротивления при ходе судна порожнем (в балласте)

На пересечении кривых Ре=f(Vp) при n=const с кривыми сопротивления движению судна R=f(Vp) находятся точки, характеризующие взаимодействие элементов пропульсивного комплекса при различных условиях плавания. Ориентируясь на них и выбирается в тех или иных случаях вахтенный механик наиболее экономичный с точки зрения расхода топлива или наиболее безопасный режим работы дизелей ГСДУ.

В условиях штормовой погоды взаимодействие корпуса судна, гребного винта и ГД имеет определенные особенности. Возникающие в такую погоду волны, по отношению к направлению движения судна, могут быть направлены под любым углом, и быть встречными и попутными. Результатом волнения является качка и рискливость судна на курсе, при этом увеличивается тормозное действие руля вследствие частых его перекладывания. Оказывает такое торможение (особенно сильным) при килевой качке, и, кроме того, возрастает также и воздушное сопротивление (до 10% от общего, против обычных 2-3%).

В балласте потеря скорости (в шторм), больше чем в грузу. Понижение скорости в штормовую погоду обуславливается не только увеличением сопротивления, но и снижением пропульсивного КПД, что объясняется возрастанием нагрузки на движитель, а также возникновением дополнительных возмущений воды в районе винта, вследствие колебательных движений кормовой оконечности при килевой качке. Все это повышает вращающий момент и упор гребного винта и все это может являться причиной перегрузки ГД. Во избежание этого скорость судна в штормовую погоду должна снижаться до V_{с шторм}=(0,6-0,7)V_гр.

Необходимость существенного снижения скорости, а значит и мощности ГСДУ вызывается, кроме того, и стремлением уменьшить ударные силы волн о корпус судна.

Обслуживание ГСДУ на стоянке судна

Периодически проворачивать коленчатый вал дизеля, делая не менее 3--5 оборотов и останавливая коленчатый вал при новом положении кривошипов; при этом следует прокачивать двигатель маслом с помощью ручного насоса;

периодически смазывать вручную все трущиеся части, не присоединенные к масляной магистрали, а также все полированные и чисто обработанные детали;

при наличии турбокомпрессоров закрыть воздушные фильтры; для предупреждения попадания воды через выпускной тракт закрыть чехлом или специальной крышкой торец выпускной трубы дизеля.

Если дизель находится в бездействии больше одного месяца, необходимо снять, проверить и опрессовать форсунки. Если дизель должен находиться в бездействии свыше трех месяцев, его необходимо законсервировать.

Характеристики совместной работы главного дизеля с гребным винтом при установившихся режимах

Режим работы дизеля характеризуется частотой вращения коленчатого вала, мощностью, расходом топлива и обусловливает эффективность работы, тепловую и механическую нагрузки элементов дизеля.

В качестве критерия для оценки допустимых режимов выбираются один или несколько параметров, характеризующих механическую и тепловую напряженности дизеля:

среднее индикаторное давление р_i

среднее эффективное давление р_е

максимальное давление сгорания р_z

температура газов по цилиндрам Т_ц

коэффициент избытка воздуха б

крутящий момент М_кр

мощность N_e.

К установившимся режимам относятся режимы работы дизеля при постоянных начальных условиях, внешних нагрузках и управляющих воздействиях. Для главных судовых дизелей к ним относятся работа на винт (малый, средний, полный ход) при постоянной скорости движения судна, спокойной воде и неизменных условиях плавания (глубина судового хода, скорость течения).

Допустимые границы эксплуатационных режимов устанавливаются ограничительными характеристиками, под которыми понимается зависимость параметров работы дизеля от частоты вращения при сохранении его тепловой и механической напряженности в заданных пределах.

Зависимость параметров работы дизеля от частоты вращения при постоянных значениях М_кр или р_е (кривая 3) называется ограничительной характеристикой по крутящему моменту (или среднему эффективному давлению). Она определяет область допустимых режимов работы дизеля при сохранении напряжений коленчатого вала в расчетных пределах.

Графическая зависимость мощности дизеля от частоты вращения при постоянном положении рейки ТНВД, соответствующем номинальному режиму, называется внешней характеристикой номинальной мощности (кривая 2). Она служит для предотвращения тепловых перегрузок дизеля и является основной характеристикой, ограничивающей область допустимых режимов длительной работы дизеля.

Аналогичные зависимости от частоты вращения при постоянных положениях органа топливоподачи, отличных от номинального и соответствующих уменьшенным цикловым подачам топлива, называются частичными (долевыми) характеристиками.

Зависимость эффективной мощности от частоты вращения дизеля, нагруженного гребным винтом, называется винтовой характеристикой (кривая 4). Она определяется особенностями работы гребного винта как потребителя энергии, а также осадкой, скоростью движения судна и условиями работы винта. Винтовые, внешние ограничительные и долевые характеристики составляют подмножество скоростных характеристик дизеля.

Характеристики, выражающие связь между параметрами работы дизеля и воздействием регулятора, называются регуляторными. Они являются основными при определении режима работы дизеля на генератор.

Внешние и регуляторные характеристики в комплексе с ограничительными и винтовыми составляют обобщенные характеристики, по которым определяются эксплуатационные режимы длительной работы дизеля (заштрихованная площадь).

Основные требования, предъявляемые к СДУ «Правилами технической эксплуатации дизелей судов речного флота»

Техническая эксплуатация судовых дизелей это комплекс технических, производственных и организационных мероприятий, осуществляемых судовым экипажем, аппаратом технического надзора и береговых предприятий для обеспечения эффективного использования их в работе в течение установленного срока службы.

Основные задачи технической эксплуатации дизелей: обеспечение использования судна по назначению; поддержание исправного и работоспособного технического

состояния дизелей в течение всего назначенного срока службы за счет своевременного и качественного проведения технических обслуживании и ремонтов;

снижение расхода горюче-смазочных материалов за счет правильной регулировки дизелей, своевременного проведении теплотехнического контроля и выбора оптимальных режимов работы дизелей.

Основными требованиями, предъявляемыми к судовым двигателям являются:

1) простота конструкций всех деталей и двигателя в целом;

2). надежность работы двигателя на всех эксплуатационных режимах длительное время, продолжительность которого определяется типом и назначением судна;

3) экономичность в расходе топлива и смазки;

4) возможно больший срок службы между капитальными ремонтами;

5) полное уравновешивание сил инерции I и II порядка, а по возможности и их моментов;

6) наименьшие габаритные размеры, как самого двигателя, так и вспомогательных механизмов без ущерба для прочности. Это требование особенно важно для быстроходных двигателей; -

7) безотказный и легкий пуск в ход не только горячего, но и холодного двигателя при любом положении коленчатого вала и при возможно меньшем расходе пускового воздуха;

8) возможность работы на любых сортах тяжелого топлива, в том числе и на моторных топливах ДТ2 и ДТЗ с предварительным подогревом;

9) возможно полная автоматизация обслуживания и управления двигателем;

10) возможность длительной работы на малых числах оборотов - 1/3-- 1/4 от номинальных;

11) быстрота маневрирования, т. е. способность обеспечить последовательность реверсов (не менее 12 без пополнения пусковых баллонов) продолжительностью каждый не более 15 сек;

12) обеспечение возможно меньшего шумового уровня не свыше 80--90 дБ на расстоянии 1м от двигателя и систем всасывания и выхлопа;

13) блокировка всех органов управления между собой и с машинным телеграфом;

14) удобство сборки и разборки;

15) полная безопасность для обслуживающего персонала и соблюдение всех правил охраны труда;

16) наличие прецезионного регулятора, автоматически поддерживающего заданное число оборотов, и, кроме того, предельного, выключающего топливный насос при отказе прецезионного регулятора;

17) соблюдение правил Регистра для судов транспортного флота в отношений как конструкции, так и качества материалов и изготовления двигателя;

18) доступность всех ответственных деталей для осмотра.

Основные особенности эксплуатации ГСДУ при использовании тяжелых сортов топлива

Если главные дизели работают на тяжелых сортах топлива, предусматривают две расходные цистерны, из которых одна является расходной, а другая -- расходно-отстойной. В последней, происходит отделение от топлива видней крупных механических примесей. Кроме того, имеются расходные цистерны дизельного топлива для питания вспомогательных дизелей, а также главных, в период пуска, остановки и работы на маневрах.

При работе дизелей на тяжелых сортах топлива запасные, отстойные, расходные и сточные цистерны оборудуют системой подогрева. Для этого в нижней части цистерны вблизи приемных патрубков трубопроводов устанавливают змеевиковые подогреватели, по которым циркулирует горячая вода или насыщенный пар под давлением не более 5*10²кПа. В запасных цистернах топливо подогревается до 30-40°С, а в расходно-отстойных -- до 45-- 50°С. Кроме того, перед форсунками для лучшего распыления топливо подогревается в трубчатых водогрейных, паровых или, электрических подогревателях до 80--90°С.

В дизельных установках, работающих на тяжелых сортах топлив, имеются две топливные системы: для тяжелого и дизельного топлива.

Основные особенности эксплуатации ГСДУ при использовании тяжелых сортов топлива:

1. необходимость в эффективной очистке от воды, механических примесей и многоступенчатом подогреве

2. необходимость иметь выпускные клапаны, выполненные из жаропрочной жаростойкой стали, с охлаждающими седлами и механизмами поворота

3. обязательное применение форсунок с охлаждающимися распылителями

4. необходимо иметь ТНВД с регулированием по концу подачи

5. топливная аппаратура должна иметь увеличенные диаметры сопловых отверстий распылителя и увеличением в допустимых пределах зазоры в прецизионных парах игла-корпус распылителя и плунжер-втулка

6. вследствие худшего по сравнению с дизельным топливом процесса сгорания повышенный часовой расход топлива, а так же неизбежные потери горючей составляющей топлива в системе подготовки

7.увеличенные расходы на тех. обслуживание, запасные части и ремонт

8. некоторое сокращение ресурса отдельных узлов двигателя.

Оптимальная скорость судна и мощность ГСДУ

На практике выбор оптимальной скорости судна производится методом вариантных расчетов. Для судов, перевозящих дешевы массовые грузы (танкеров, лесовозов, балкеров), рассматриваются варианты применительно к диапазону скоростей 12--19 уз, а для сухогрузных судов, перевозящих ценные генеральные грузы, рассматриваются варианты применительно к диапазону скоростей 17--23 уз.

Ели судно предназначено для перевозки нескольких сортов грузов разной стоимости, то предпочтительнее выбирать оптимальную скорость с учетом стоимости самого дорогого груза при условии, что последний будет транспортироваться довольно часто. При этом несколько повысятся капитальные вложения, однако это повышение будет в значительной мере скомпенсировано за счет экономии от ускорения доставки груза.

Кроме того, это позволит иметь резерв мощности главного двигателя для сохранения, постоянного значения скорости в случаи обрастания и коррозии корпуса, штормовых условий и т. п., что особенно важно в случаях регулярного линейного судоходства, в частности для современных специализированных и пассажирских судов, работающих по строгому расписанию.

Зависит от окружающей среды: осадки, погодных условий, загрузки судна, состояния корпуса судна, от состояния дизеля и т.д. и т.п.

Пуск ГСДУ с последующим выводом на полную нагрузку

Пуск дизеля производится после подготовки его в соответствии с заводской инструкцией по эксплуатации и по указанию вахтенного начальника с соблюдением правил техники безопасности при эксплуатации судов.

При пуске дизеля из машинного помещения необходимо: отключить дистанционное управление и включить систему

сигнализации и защиты;

открыть клапан пускового баллона;

запустить дизель в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Работу дизеля рекомендуется начинать с частоты вращения малого хода (малой нагрузки), а дизель, работающий на генератор, пускать без нагрузки;

если пуск не удался, поставить рукоятку поста управления в положение «Стоп» и повторить его;

убедиться после пуска дизеля в его нормальной работе, исправности действия системы охлаждения;

проверить давление масла в дизеле после фильтра (оно должно быть не ниже 0,15 МПа (1,5кгс/см²) или величины, установленной инструкцией по эксплуатации;

отключить насос предпусковой прокачки масла.

При пуске дизеля из рулевой рубки с помощью системы ДАУ (ДУ) операции пуска выполняют в зависимости от конструкции системы управления.

При этом необходимо:

убедиться, что подготовка дизеля к пуску и работе без постоянной вахты в машинном помещении закончена;

включить и проверить наличие питания системы ДАУ, переключить управление дизелем на дистанционный пост и убедиться в согласованности положения органов управления на дизеле и дистанционном посту;

включить питание и убедиться в действии ламп системы сигнализации и защиты;

включить насос предпускового прокачивания масла в системе смазки (при отсутствии автоматической прокачки);

пустить дизель в ход путем установки рукоятки поста в нужное положение;

при неудавшемся пуске система ДАУ обеспечивает автоматическое повторение всех операций пуска. При неудавшемся пуске после трех-четырех попыток поставить рукоятку поста управления в положение «Стоп» и выявить причины неисправности.

Время прогрева дизеля до приема полной нагрузки определяется типом дизельной установки и конструктивными особенностями дизеля.

Основными параметрами, определяющими продолжительность прогрева дизеля, являются температура смазочного масла на входе в дизель и температура воды внутреннего контура системы охлаждения.

Температура смазочного масла на входе в дизель должна быть не менее 40°С, а температура воды внутреннего контура на выходе из дизеля должна быть не менее 40--60 °С или величин, указанных в инструкции по эксплуатации дизеля. В зависимости от времени достижения указанных значений этих параметров продолжительность приема нагрузки после пуска составляет от 10 до 30 мин.

Ввод дизелей в режим эксплуатационной нагрузки, а также изменение режимов их работы следует производить постепенно, не допуская резкого изменения нагрузки, так как это может привести к нарушению режима смазки и возникновению повышенных механических и температурных напряжений в деталях дизеля.

После пуска и вывода дизеля на рабочий режим необходимо проверить параметры работы дизеля по приборам на посту управления.

«Тяжелые» и «легкие» винты, «утяжеление» винтовой характеристики

n₁ и N₁ - винт тяжелый для двигателя, винт перегружает двигатель. N₁<N₀, n₁<n₀.

n₂ и N₂ - винт легкий. N₂<Nе₀, n₂=n₀.

Винт спроектированный для буксира-толкача, т.е. для нормального режима с возом оказывается легким при движении без воза.

В случае движения с возом, чтобы не перегружать двигатель мощность его приходится регулировать в сторону снижения. В результате получается, что при движении с возом мощность ГСДУ недоиспользуется.

Винт, спроектированный для режима свободного хода, если судно используется не по назначению, оказывается тяжелым для хода с возом.

Размещено на Allbest.ru