Методика назначения эксплутационных режимов работы главного судового дизеля

3. Положение реек топливных насосов (индекс ТНВД) или указателя нагрузки  (УН).

 Практика  показывает, что при использовании  в течение одного рейса одного сорта топлива между средним индикаторным давлением и указанными параметрами поддерживается достаточно точная и устойчивая  прямолинейная связь. Однако в процессе длительной эксплуатации эта связь может нарушаться при перемене сорта или партии применяемого топлива, при замене или пере регулировке топливных насосов, а также вследствие износа прецизионных пар насосов и форсунок. Поэтому, при использовании в качестве параметра нагрузки УН или индекс ТНВД, следует периодически проверять их соотношение со средним индикаторным давлением, или цикловой подачей топлива. Проверка должна выполняться при каждом индицировании дизеля, предусмотренными  ПТЭ.

5. На  параметры рабочего процесса и тепловую напряженность дизеля, помимо цикловой подачи топлива и частоты вращения, влияют параметры воздуха  на входе в двигатель. Повышение температуры, снижение атмосферного давления  и повышение относительной  влажности, приводит к уменьшению массового заряда воздуха в цилиндре и к росту температур рабочего цикла.

   Стандартными атмосферными условиями  для судовых дизелей    являются  (стандарт  ISO 3046 / 1):

        температура окружающей среды,  К (⁰С)         300 (27)

        барометрическое давление, кПа (мм  рт.ст.)   100 (750)

        относительная влажность воздуха, %                 60   

6. В практике эксплуатации имеют место случаи, когда характеристика гребного винта изменяется  во времени (плавание в канале за ледоколом или свободное плавание во льдах, вход в циркуляцию и выход из нее, плавание на волнении и др.). При  выборе  способа управления дизелем в таких условиях следует учитывать, что не стационарность режима в меньшей степени влияет на тепловую и механическую напряженность двигателя, если изменение режима происходит за счет изменение частоты вращения при постоянной или мало меняющейся цикловой  подаче топлива. Обусловлено это тем, что цикловая подача в наибольшей степени определяет температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы, и быстрое ее изменение приводит к заметному искажению температурного поля деталей и к появлению дополнительных термических напряжений.

 
---

2.МЕТОДИКА  НАЗНАЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ  РЕЖИМОВ РАБОТЫ  ГЛАВНОГО СУДОВОГО  ДИЗЕЛЯ 

1. Общие положения
1. Настоящая Методика применима для дизелей, находящихся в удовлетворительном техническом состоянии и работающих на рекомендованных сортах топлива и масла.
2. Основной  принцип, заложенный в Методику, - обеспечение механических и тепловых нагрузок на детали ЦПГ и подшипники двигателя на уровне, не превышающем нагрузок при стандартных условиях заводских испытаний.
3. Установление режима работы дизеля в соответствии с настоящей Методикой не исключает необходимости контроля рабочих параметров, предельные значения которых оговорены в заводской инструкции по эксплуатации двигателя.
4. Методика  назначения режимов основывается на скоростных ограничительных характеристиках с учетом температуры воздуха на входе в двигатель. Скоростные ограничительные характеристики устанавливаются для длительной                         (неограниченной во времени) и для кратковременной работы                   (не более одного часа с оговоренной в заводской инструкции периодичностью).

2.2Типовой  график для назначения  режима работы  главного судового  дизеля

1. Для назначения  режима работы главного дизеля используется график (рис. 2), построенный в относительных координатах          “ среднее индикаторное давление - частота вращения”. Для практического применения график может быть построен с использованием в качестве координат абсолютных величин p_i и n.

Рис.2. Типовой график для выбора эксплуатационных режимов работы главного дизеля 

  Р1

  100                                                        В1          В          С

 

  

                                                                            М1             K1

  93                                                    N               M3     K2       

                                                 N1                           K

  84   А1                               

                                                                                                2

  80  А                                        N2                             Р1= cn 
 

                                                                                                    n%

         70                                   85     88             92  100      103 

По оси  ординат могут быть даны дополнительные шкалы для других параметров нагрузки с учетом общих положений, изложенных в п.1.4.2. и 1.4.3. настоящей методики.

2.2.2.Линии  на графике означают:

АВС - скоростная ограничительная характеристика для  длительной работы;

А₁ В₁ ВС - скоростная ограничительная характеристика для кратковременной работы;

С D   -  линия, ограничивающая наибольшую частоту вращения, допустимую при длительной эксплуатации дизеля.

На график нанесена сетка винтовых характеристик  p_i = cn² .

Примечание. Рекомендации по выбору скоростных ограничительных  характеристик изложены в разд.3 

3. Поле, ограниченное линией АВСD  , графически отображает все возможные режимы, на которых двигатель может работать в эксплуатации без перегрузки. Если температура воздуха на входе в дизель не превышает стандартную.

   Поле, ограниченное  линиями  АВВ₁А₁ графически отображает режимы, допустимые для кратковременной работы.

4. Порядок и последовательность использования графика             (см. рис.2) для назначения режима работы дизеля  показаны на примерах.

 П р  и м е р  1.

  После  выхода из порта двигатель  введен  в предполагаемый длительный  режим n  = 91 и произведено его индицирование. В результате получено среднее  индикаторное давление p_i = 91       (здесь и далее в примерах значения n и p_i приведены в процентах от номинальных значений). На график (см. рис.2) наносится точка М с координатами   с координатами  n = 91 и

 р_i =91.

   Положение точки М на графике определяет характеристику винта р_i = сn², соответствующую конкретным условиям плавания. Передвигаясь  от точки М вдоль линии р_i = сn² до пересечения с линией АВ, находим предельный допустимый режим длительной  работы дизеля (точка М₁ с координатами n   = 92,8 и p_i  = 95,5).

   Учитывая возможность изменения  режима вследствие изменения  внешних условий ( направление  и сила ветра, глубина под  килем и т.д.), рекомендуется при  окончательном выборе режима  иметь запас по частоте вращения  и среднему  индикаторному давлению относительно ограничительной характеристики в размере 1 - 3 %. В результате выбираем режим М₂ с координатами  n = 92 и р _i = 93.

 Необходимо  периодически контролировать режим,  лучше всего по указателю нагрузки  или по положению реек ТНВД,      (см. п. 1.4.3.) и при изменении условий плавания корректировать его. 

П р  и м е р 2.

     После длительной стоянки в  тропическом порту в результате  индицирования определен режим  N (n = 88, p_i = 93). В этом случае необходимо снизить нагрузку,  по крайней мере, до p_i = 90   n = 86,6 (точка N₁) . Рекомендуется установить режим, соответствующий точке N₂.

П р  и м е р 3.

   При плавании в  балласте  в результате индицирования   определился режим К ( n = 100, р = 88). Максимальная  допустимая нагрузка  в этом случае определяется  максимальной допустимой  частотой вращения (точка К₁). Рекомендуется установить режим К₂, имея запас по частоте вращения около 1,5%. 

3. Учет  температуры наружного  воздуха при назначении режима работы главного судового дизеля
1. Увеличение  температуры воздуха на входе в двигатель ведет к уменьшению массового заряда воздуха в цилиндре и непосредственно связано с увеличением  температуры выпускных газов. Поэтому в качестве ограничивающего параметра в тропических условиях плавания  принимается  температура выпускных газов.
2. Ввиду того, что температура выпускных газов по цилиндрам дизеля с импульсной системой наддува может значительно различаться, предпочтительно при наличии средств измерения использовать в качестве ограничивающего параметра температуру газов перед турбиной, которая в большей  мере отражает среднемассовую температуру.
3. В качестве ограничивающего значения температуры газов должно  приниматься значение, указанное в инструкциях завода - изготовителя дизеля. При превышении предельного значения температуры нагрузка дизеля должна быть соответственно снижена.
4. При отсутствии в инструкциях указаний по предельной температуре выпускных газов рекомендуется снижать  нагрузку дизеля на 3 - 4 % относительно ограничительной характеристики (разд.2.2) на каждые 10⁰С превышения  температуры воздуха над стандартной (27⁰С). Так, для первого  примера, изложенного в п.2.2.4, при температуре воздуха на входе в двигатель 37⁰С рекомендованный режим соответствует точке М₃ (n = 90,4;            p_i = 89.6).
4. Особенности назначения режима работы главного дизеля с винтом фиксированного шага в ледовых условиях плавания
1. режим работы главного дизеля при плавании судна во льдах отличается следующими особенностями:

- возможность  сравнительно медленного  изменения  характеристики гребного винта,  вследствие изменения ледового сопротивления движению судна. Крайними случаями являются швартовная характеристика винта (нулевая  скорость судна) и характеристика  винта, соответствующая ходу на чистой воде;

- возможность  кратковременного увеличения  момента на винте, вследствие взаимодействия лопастей гребного винта со льдом.

2. при следовании прямым курсом в канале за ледоколом, или, при самостоятельном плавании в ровном льду, режим работы дизеля должен располагаться  внутри поля режимов, допустимых для длительной работы (рис.3, зона А).
3. При прохождении поворотов канала, при сжатии льдов, при форсировании ледовых перемычек допускается кратковременная работа дизеля в зоне В (см. рис.3). Длительность непрерывной работы в этой зоне не должна превышать 1 ч.
4. Работа дизеля за пределами зоны В (зона С на рис 3) допускается не более 5 минут в случае угрозы заклинивания судна. Если в течение указанного времени, нагрузка дизеля не войдет в зону  В или А, необходимо уменьшить цикловую подачу топлива до ввода режима двигателя в одну из этих зон. Во всех случаях цикловая подача топлива не должна превышать номинального значения.

 

100       Нагрузка,%

97  швартовная

      характер. 

91                         C             B        A

 

85 

 
 

76 

                                                                                                                    n,% 

67               79      88        97      103

Рис.3 Зоны режимов  дизеля в ледовых условиях плавания

А- длительная работа; В- не более 1ч; С - не более 5мин. 

2.4.5. Рекомендуемые  скоростные ограничительные характеристики  для судовых дизелей  приведены  в разделе 3  настоящего обзора. Для обеспечения своевременного  контроля за режимом двигателя  в ледовых условиях плавания  в качестве параметра нагрузки целесообразно выбрать положение ТНВД.