Файл: Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции..pdf

в) при швартовке; г) при угрозе столкновения.

Ктаким неисправностям относятся:

а) поломка одной или нескольких клапанных пружин; б) трещины в крышке цилиндра, через которые исклю­

чается попадание воды в цилиндр; в) повышение температуры отработавших газов одного

или нескольких цилиндров вследствие перегрузки или разре­ гулировки дизеля;

г) выход из строя одного или двух топливных насосов высокого давления, одной или двух форсунок;

д) повреждение гребных винтов и нарушение центровки валопроводов (без появления резких стуков);

е) выход из строя приборов контроля и автоматики; ж) обрыв анкерной связи; з) выход из строя воздуходувки;

и) отсутствие освещения в машинном отделении. Необходимо обратить внимание на то, что во всех слу­

чаях эксплуатации дизеля с неисправностями личный состав, обслуживающий установку» должен быть особенно вниматель­ ным и принимать все возможные меры для того, чтобы не до­ пустить выхода дизеля из строя. При первой же возможно­ сти, когда позволит обстановка, дизель необходимо оста­ новить и устранить неисправность.

Практика использования корабельных дизельных энерге­ тических установок знает много примеров, когда обстоя­ тельства вынуждали длительно эксплуатировать двигатели с отказавшими агрегатами и узлами. Рассмотрение особен­ ностей работы двигателя при выходе из строя отдельных агрегатов и узлов, определение условий, исключающих

перегрузку иди аварию дизеля, имеет первостепенное значе­ ние для инженеров-эксплуатационников. Это объясняется тем, что в современных условиях корабли ВМФ несут службу во многих районах мирового океана, на больших отдалениях от своих баз, от ремонтных предприятий. Причем, длитель-

331

ность походов отдельных кораблей составляет несколько месяцев.

Любая неисправность, при которой допускается эксплуа­ тация двигателя, всегда приводит к изменению его показа­ телей. При этом в отдельных случаях изменение показате­ лей мохет быть настолько значительным, что появляется вероятность полного выхода дизеля из строя. Поэтому ко­ рабельные инженеры-механики должны уметь грамотно и обоснованно определять допустимые режимы эксплуатации дизелей при появлении тех или иных неисправностей.

§ 2. Особенности работы двигателя при выходе из строя отдельных агрегатов и определение условий, при которых исключается перегрузка или авария двигателя

I. Отключение одного или нескольких цилиндров

Отключение цилиндров дизеля может быть выполнено двумя способами. Выбор способа зависит от причин, побу­ дивших произвести отключение.

1. Отключение цилиндра установкой нулевой подачи топлива на насосе или секции блочного насоса высокого давления. Причиной отклшения в данном случае мохет слу­ жить неисправность какого-либо элемента топливоподающей аппаратуры. Цилиндрово-поршневая группа работоспособна, и выема деталей движения не производится. В этом случае

процессы наполнения, сжатия, расширения и выпуска в нера­ ботающих цилиндрах резко отличаются от этих же процес­ сов в работающих. Основное различие заключается в химиче­ ском' составе и параметрах, характеризующих состояние газа в конечных точках перечисленных процессов.

2. Отключение цилиндра посредством прекращения топливоподачи с одновременным выемом неисправных деталей дви­ жения - поршня и шатуна. При этом для разделения внутри-

332

картерного пространства.наддувочного ресивера и выпускно­

го коллектора органы газообмена отключенного цилиндра должны быть закрыты.

Второй способ в эксплуатационной практике встречается реже, а для отдельных конструкций дизелей неприменим из-за невозможности выема деталей движения или закрытия органов газообмена. Иначе говоря, в этом случае дизель полностью выходит из строя.

Рассмотрим более подробно эти два случая.

А. Отключение подачи топлива в один или несколько цилиндров без демонтажа пориня и шатуна

Отключение подачи топлива может быть вынужденным и самопроизвольным.

Вынужденное отключение тошшва может иметь место при поломке механизма газораспределения, разрегулировке топ­ ливной аппаратуры,при появлении трещин в крышке и пере­ греве цилиндра.

Самопроизвольное отключение может иметь место при неисправностях топливной аппаратуры: при поломке пружин толкателей и зависании плунжеров топливного насоса высо­ кого давления, при поломке пружин и зависании игл форсу­ нок, при поломке топливных шайб кулачкового валика и при выходе из строя топливопроводов высокого давления.

Отключение подачи топлива в один или несколько ци­ линдров приводит к некоторым отрицательным последствиям при работе дизеля, в том числе к уменьшению мощности и оборотов двигателя. В случае же, если всережимный регуля­ тор будет стремиться восстанавливать исходную (номинальную)

мощность и исходные (номинальные) обороты, то работающие цилиндры будут перегружаться. Это объясняется тем, что

333

ваться примерно постоянным,что приведет к уменьшению коэф­ фициента избытка воздуха об и к ухудшению качества процес-

положении окажется двигатель со свободным газотурбин­

ным наддувом,по сравнению с двигателем без наддува или с подключенным турбокомпрессором.Это обстоятельство необхо­

димо учитывать при определении допустимой мощности для

двигателя, работающего с неполным числом цилиндров.

Отключение подачи топлива в один или несколько цилинд­

ров приводит также к нарушению равномерного чередования вспышек по цилиндрам,что в свою очередь вызывает увеличе­

ние неравномерности вращения коленчатого вала.Последнее

может вызвать появление опасных зон крутильных колебаний и увеличение вибрации двигателя в области рабочих оборотов коленчатого вала.

Для того,чтобы не перегрузить работающие цилиндры,не­

обходимо снизить мощность и обороты двигателя.При опреде­ лении допустимой мощности и оборотов,как уже отмечалось

выше,необходимо учитывать схему наддува двигателя. Рассмотрим наиболее простой метод определения допусти­

мой нагрузки двигателя.

Для двигателя без наддува или с механическим наддувом. Обозначим:

N t- индикаторная мощность двигателя при работе всех

цилиндров;

N{- индикаторная мощность двигателя при работе с частью отключенных цилиндров;

Z - общее число цилиндров;

а - число отключенных цилиндров.

мощность двигателя, работающего с частью отключенных

цилиндров

(I3.I)

334

Определение допустимого режима работы двигателя про­ изводится приближенно. Принимая, что при отклонении ци­ линдров механический к. п. д. двигателя остается постоян­ ным, по аналогии с выражением (I3.I) можем записать

При отключении цилиндров и при условии, что nAt= const и &^=const,мощность механических потерь практически не меняется; artM будет уменьшаться из-за того, что эф­ фективная мощность изменится на большую величину, чем индикаторная

качестве главного, т. е. работает по винтовой характе­

определения допустимого режима работы двигателя, работаю­ щего на винт, можно рекомендовать два метода: графический и аналитический.

Графический метод. Суть его состоит в следующем. Пусть двигатель работает на номинальной нагрузке М«н при При отключении а цилиндров эффективная мощность умень­

335

Рис. 13.I. Определение допустимого режима ра­

боты корабельного двигателя с отключен­ ными цилиндрами

Затем из точки К откладываем вниз отрезок К- L, найден­

и , соединяя точки А и U, получим искомую ограничительную характеристику. Точка Б пересечения полученной ограничи­ тельной характеристики с винтовой характеристикой опреде­

лит допустимый режим работы двигателя N eb и п 6

Аналитический метод. Запишем уравнение ограничитель­ ной характеристики

336

и уравнение винтовой характеристики

Сравнивая уравнения (13.4) и (13.5), получим:

. Подставим значение из уравнения (13.2) с учетом

изменения механического к. п. д.

После преобразования получим

Подставляя последнее уравнение в (13.4), найдем

Для двигателя с газотурбинным наддувом.

При определении допустимой мощности двигателей с газотурбинным наддувом необходимо учитывать влияние

отключения цилиндров на работу турбокомпрессора. Влияние

отключенных цилиндров заключается в следующем:

1)снизятся давление и температура выпускных газов перед турбиной за счет их смешения с воздухом, выходящим из отключенных цилиндров;

2)снизится мощность турбины, что приведет к уве­ личению мощности механических потерь у двигателя с под­ ключенным турбокомпрессором или к снижению оборотов сво­ бодного турбокомпрессора;

3)у двигателя со свободным турбокомпрессором умень­

337