Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ методов, повышающих эффективность турбонаддува при технической эксплуатации и ремонте турбокомпрессоров 8
1.1 Характерные износы и повреждения турбокомпрессоров судовых дизелей 8
1.2 Влияние износов и повреждений на эффективность турбонаддува 13
1.3 Влияние шероховатости поверхности на эксплуатационные свойства турбокомпрессоров 17
1.4 Технологические методы, повышающие качество поверхности колеса турбины и колеса компрессора 19
1.5 Выводы и постановка задач исследования 21
Глава 2 Повышение эффективности турбонаддува за счет технологических мероприятий 23
2.1 Методика определения шероховатости поверхности 23
2.2 Повышение качества поверхности рабочих колес турбокомпрессора виброабразивной обработкой 25
2.3 Струйная гидроабразивная обработка рабочих поверхностей і урбокомпрессора 32
2.3.1 Механизм процесса струйной гидроабразивной обработки 32
2.3.2 Применяемые материалы и их основные свойства 33
2.3.3 Состав суспензии 34
2.3.4 Производительность процесса струйной гидроабразивной обработки... 36
2.3.5 Качество поверхностного слоя после струйной гидроабразивной обработки 43
2.3.6 Струйные аппараты, применяемые при гидроабразивной обработке.49
2.3.7 Схема экспериментальной установки при струйной г идроабразивной обработке 50
2.4 Защитные покрытия рабочих поверхностей турбокомпрессора 51
2.4.1 Предварительная обработка деталей перед нанесением покрытий 53
2.4.2 Никелирование турбинной части турбокомпрессора 54
2.4.3 Хромирование турбинной части турбокомпрессора 55
2.4.4 Эпиламирование компрессорной части турбокомпрессора 58
2.5 Определение адгезии нагарообразований 61
2.6 Основные результаты исследования. Выводы 65
Глава 3 Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния рабочих поверхностей турбокомпрессора на эффективность дизеля 67
3.1 Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД турбины 67
3.2 Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД компрессора 71
33 Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД турбокомпрессора и эффективность дизеля 74
3.4 Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД турбокомпрессора 81
3.4.1 Описание экспериментальной >становки 81
3.4.2 Методика проведения эксперимента 83
3.4.3 Расчет КПД турбокомпрессора по экспериментальным данным 89
3.5 Основные результаты исследования. Выводы 90
Глава 4 Эффективность и результаты внедрения исследований 91
4.1 Затраты на внедрение мероприятий по повышению эффективности турбонадцува 91
4.2 Экономия топлива за счет повышения качества рабочих поверхностей турбокомпрессора 93
4.3 Оценка эффективности модернизации турбокомпрессора и результаты опытного внедрения исследований 95
4.4 Основные результаты исследования. Выводы 98
Заключение 99
Библиографический список использованной
Литературы 101
Приложение ПО
- Влияние износов и повреждений на эффективность турбонаддува
- Повышение качества поверхности рабочих колес турбокомпрессора виброабразивной обработкой
- Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД компрессора
- Экономия топлива за счет повышения качества рабочих поверхностей турбокомпрессора
Введение к работе
Газотурбинный наддув является одним из наиболее эффективных способов >величения мощности и экономичности дизелей.
Наддув осуществляется турбокомпрессорами. В настоящее время на судах речного флота наиболее часто встречающиеся турбокомпрессоры -турбокомпрессоры ТКР-14Н. Поэтому все работы, направленные на модернизацию данных турбокомпрессоров, несомненно, являются актуальными.
На основе анализа литературных источников и результатов эксплуатации судовых среднеоборотных дизелей в бассейнах Сибири установлено, что турбинное и компрессорное колеса турбокомпрессора наиболее подвержены износам и повреждениям. В то же время известно, что экономические и мощностные параметры дизеля зависят or качества обработки поверхности этих лопаточных машин.
Исследованиям закономерностей изнашивания судовых деталей и их абразивной обработке были посвящены работы Российских и зар>бежных ученых Л.И. Погодаева, Н.Ф. Голубева, П.А. Шевченко, У.А. Икрамова, А.Е. Проволоцкого, В.А. Шманева, W. Gesell.
Исследованиям повышения эффективности судовых дизелей, в том числе повышению эффективности наддува были посвящены работы Российских и зарубежных ученых О.Н. Лебедева, Д.Д. Матиевского, Л.А. Шеромова, Г.С. Юра, С.А. Калашникова, В.Ф. Кита, I.H. Johnstona.
Цель и задачи данной диссертационной работы - повышение технико-экономических показателей работы СДВС за счет разработки и внедрения специальных методов обработки и нанесения защитных покрытий на рабочие поверхности турбокомпрессора.
Методы исследования. Проведены экспериментальные исследования поверхностей образцов и деталей турбокомпрессора после виброабразивной и гидроабразивной обработки, оптимизированы процессы виброабрашвной и
гидроабразивной обработки. Произведена математическая обработка полученных результатов, спроектированы экспериментальные установки. Проведены экспериментальные исследования параметров наддува модернизированного и серийного турбокомпрессора в лаборатории СДВС НГАВТ и на судне Речной-14 проекта 908 ОАО «Новосибирский речной порт», обработка результатов проведена с использованием программного пакета MathCAD.
К новым научным результатам работы можно отнести:
новые технологические методы повышения качества поверхносіи рабочих колес турбины и компрессора;
экспериментальные исследования виброабразивной обработки колес турбины и компрессора;
исследование процесса струйной гидроабразивной обработки рабочих поверхностей турбокомпрессора;
применение новых защитных покрытий турбинной и компрессорной частей турбокомпрессора;
расчетные и экспериментальные данные по исследованию влияния шероховатости поверхности и толщины слоя отложений на КПД турбокомпрессора и эффективность дизеля.
Практическая ценность работы заключается в том, что внедрение ее результатов в производство даст значительный экономический эффект за счет повышения КПД турбокомпрессора, мощности дизеля и снижения расхода топлива.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на конференциях профессорско-преподавательского состава НГАВТ 2003 - 2006 г.г. и были доложены на Новосибирской межвузовской научной конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири» в 2005 г. Результаты исследований легли в основу технологической инструкции «Капитальный ремонт турбокомпрессоров
7 среднеоборотных судовых дизелей. Повышение надежности и эффективности хромированием газовой турбины и эпиламированием компрессорной части» К» ТОС - 06.13.33.01, согласованной с Западно-Сибирским филиалом Российского Речного Регистра.
В соответствии с содержанием работы к защите представляется следующее:
Результаты экспериментального исследования влияния качества обработки поверхности колеса турбины и колеса компрессора на износостойкость турбокомпрессора и подверженность ремонту.
Рациональные требования к шероховатости поверхности рабочих лопаток турбокомпрессора.
Результаты экспериментального исследования выбора наиболее оптимального способа повышения качества рабочих поверхностей турбокомпрессора.
4 Расчегно-экспериментальные режимы виброабра швной и
гидроабразивной обработки лопаток турбокомпрессора.
5 Экспериментальное исследование защитных покрытий рабочих
поверхностей турбины и компрессорной части турбокомпрессора.
6 Расчетно-эксперименгальные исследования влияния состояния рабочих
поверхностей на КПД турбокомпрессора и эффективность дизеля.
7 Эффективность и результаты внедрения исследования.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных
работ, в том числе - 1 в издании ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных литературных источников, насчитывающего 95 наименований и приложения. Работа изложена на 112 страницах, включающих 54 рисунка и 21 таблицу.
Влияние износов и повреждений на эффективность турбонаддува
Повышение экономичности и мощности двигателя при введении газотурбинного наддува достиіае і ся только на режиме номинальной мощносіи. На этом режиме пропускные способное ги іурбиньї и компрессора согласованы с гидравлической характеристикой двигателя, КПД турбины и компрессора имеют высокие значения, поэтому и КПД комбинированною двшаїеля с іазотурбинньїм наддувом, представляющего собой комплекс собственно дизеля, турбины и компрессора, близок к максимальному.
При переходе на режимы, шачительно отличающиеся от номинального, параметры двигателя существенно ухудшаются /82/.
Большое влияние на экономичность работы дизеля с газог рбинным наддувом оказывает скорость вращения коленчатого вала.
При отклонении скоростного режима от номинального, например, в сторону уменьшения, проходное сечение соплового аппарата турбины оказывается излишне большим, давление отработавших газов в выпускном коллекторе понижается, что приводит к уменьшению степени понижения давления іазов в ступени турбины и в результате к уменьшению ее мощности.
Последнее обусловливает снижение скорости вращения ротора турбокомпрессора и давления наддувочного воздуха.
В конечном счете, это приводит к недостаточному обеспечению двигателя воздухом и повышению температуры отработавших газов /53, 55, 75, 79, 80, 86, 94/.
Повреждение подшипников, лопаток газовой турбины или прогиб ротора турбокомпрессора приводит к вибрации турбокомпрессора и стукам в цилиндрах или в картере двигателя. Вибрация турбокомпрессора может привести к трещинам в кронштейне, на котором он установлен, а также к срезанию болтов и самоотвертыванию гаек крепления его к блоку цилиндров. Вибрация также влияет на срок службы подшипников турбокомпрессора /59/.
Большое сопротивление на всасывании возникает в результате засорения сегки воздухозаборного устройства - глушителя турбокомпрессора, угечки наддувочного воздуха через неплотное ги в соединениях или большою сопротивления наддувочноіо возд ча в тр бопроводе. Трещины на кож че соплового аппарата турбокомпрессора приводят к понижению давления наддува, что сопровождается повышением температуры выпускных газов и падением мощности двигателя. Из-за касания ротора неподвижных деталей происходит повреждение уплотнений, а также отложение нагара в зазорах и поршневых компенсаторах /50/. Наиболее распространенным повреждением турбинного оборудования является поломка рабочих лопаток газовой турбины. Поэтому изгоювление лопаток должно проводиться на высоком техническом уровне /88/.
Технические условия на изготовление и ремонт лопаток турбины следующие. Перо рабочих лопаток турбины имеет переменные сечения и закр тку, доходящую до 40. Спинка пера лопатки в сечении иногда очерчена кривой переменною радиуса. Поверхность корыта чаще всего цилиндрическая или коническая с плавным переходом в плоскость.
Точность изготовления основных поверхностей лопаток турбины характеризуется следующими требованиями: - отклонение формы контуров корыта и спинки в расчетных сечениях допускается от 0,1 до 0,4 мм; - отклонение толщины профиля пера - не более 0,2 мм; - допуск на толщину выходной кромки от 0,15 до 0,3 мм; - допуск на угол закрутки пера в поперечных сечениях - в пределах ±10 ; - смещение контуров корыта и спинки от номинального положения в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии замка составляет от 0,2 до 0,7 мм; - шероховатость поверхности лопатки R., = 0,32 -г 0,16 мкм /19, 34/. На поверхности лопагок не допускается наличие рисок, подрезов, раковин и других дефектов, являющихся первопричинами появления усталостных трещин /24/. Рабочие лопатки компрессора изготовляются сложной формы. Например, профильная часть лопаток образуется дугами разных радиусов криви шы, угол закрутки пера составляет от 40 до 45, а в отдельных конструкциях доходит до 60.
Точность изготовления основных элементов лопаток компрессора и шероховатость поверхности лежат в пределах, указанных для турбины.
Установленные рациональные требования к чистоте поверхности рабочей части лопаток, с одной стороны, позволяют сократить трудоемкость изготовления лопаток и лопаточного аппарата в целом и, с др гой стороны, значительно упростить задачу механизации и автоматизации изготовления лопаток, что также будет способствовать снижению трудоемкости их изготовления/21/. По результатам наблюдений, при износах свыше допустимых значений появляется утечка масла из корпуса подшипника, как в компрессорной, так и в турбинной частях. Из-за этого в дизеле повышается удельный расход масла, что ведет к большому нагарообразованию как в цилиндропоршневой группе, так и в турбинной части турбокомпрессора. Нагарообразование приводні к ухудшению работы турбокомпрессора и всею дизельного агрегата. При дальнейшей эксплуатации турбокомпрессора начинается лавинный аварийный износ. Из-за дисбаланса, появляющегося от нагара, в подшипниковой группе износ нарастает очень быстро, что приводні к задеванию лопаток компрессорной и турбинной части об их корпуса. Эю в свою очередь приводит к увеличению радиальных и осевых зазоров между колесом компрессора и его корпусом и колесом турбины и ее корпусом. При увеличении этих зазоров меняются характерне піки турбокомпрессора, г. е. происходит рассогласование его работы с дизелем /62/.
Увеличение осевою зазора в компрессорной части приводи г к росту дополнительных потерь и, как следствие jmi о, к снижению экономичности и степени сжатия компрессорной ступени. Наряду с этим следуем ожидать существенного изменения помпажной характеристики ступени. Увеличение радиального зазора в турбинной части приводні к значительному снижению КПД турбины ТКР-14Н (увеличение за юра на 1 мм вызывает снижение КПД на 12 %). Это снижение существенно сказывайся на производительности турбокомпрессора, т. е. подача воздуха даже на номинальном режиме существенно снижается, мощность дизеля падаеі.
При эксплуатации двигателей с турбонаддувом происходит интенсивное заірязнение компрессора. Наибольшие отложения наблюдаются в диффузоре компрессора, где их толщина через 1000 - 2000 ч эксплуатации может достигнуть от 1,5 до 2 мм. Отложения в диффузоре имеют вид черной липкой массы, состоящей главным образом из масла и продуктов его полимеризации. Поверхность отложений характеризуется значительной шероховатостью.
Снижение КПД компрессора происходит в результате роста потерь на трение (влияние шероховатости отложений), перераспределения скоростей движения газа и отклонения от расчетных значений углов атаки. Снижение КПД компрессора происходит практически пропорционально рост относительной шероховатости.
Поскольку рост шероховатости и отложений происходят одновременно в турбинной и компрессорной частях, то КПД турбокомпрессора падает на 30 А. В результате ухудшается мощностная характеристика дизеля, растет \ дельный расход топлива, величивается температура отработавших газов, происходят перебои в работе дизеля вследствие загрязнения выхлопной часі и сажистыми отложениями из-за неполного сгорания топлива /66/. В то же время следует отметить, чю аналогичные исследования для турбокомпрессоров типа ТКР-14Н от суте і в ют. Вопрос влияния износа ТКР-1411 на эффективность ди юля недосіаючно изучен и требует исследований
Повышение качества поверхности рабочих колес турбокомпрессора виброабразивной обработкой
Виброабразивная обрабоїка в последнее время получила широкое распространение. Значительные во$можносш виброабразивной обрабоїки в сочеіании с высокой производительностью на шлифовалыю-полировальных операциях ставят ее в число перепек і ивных методов обрабоїки детален
Виброабразивная обработка в зависимости от характера применяемой обрабатывающей среды предсіавляет собой механический или механохимический процесс сьема металла или его оксидов с поверчносіи обрабатываемых деталей, а также сглаживания микронеровносгей пуіем и\ пластического деформирования твердыми частицами обрабатывающей среды, совершающими в процессе обработки сложные движения. Предсіавляет значительный интерес упрочняющая составляющая вибрационной обрабоїки /1/.
Сущность виброабразивной обработки заключается в следующем. Подлежащие обработке детали и обрабаїьівающая среда загружаются в рабочую камеру (контейнер), пруго подвешенную на пружинах и имеющ)ю возможное і ь колебаться в различных направлениях. Контейнеру сообщаются колебательные движения под действием возмущающей силы вала с неуравновешенной массой, вращающегося в подшипниках, закрепленных на корпусе контейнера или виброплощадке. Стенки рабочей камеры передают энергию, полученную от вибратора и реакций пружин, обрабатывающей среде и деталям, которые приходят в интенсивное относительное перемещение. Соударение и относительное перемещение деталей и гран л наполнителя сопровождаются царапанием (микрорезанием) либо пластической деформацией поверхности деталей, что и обусловливает их обработку /36/.
В настоящей работе исследования проводились в несколько этапов. Предварительно виброабразивная обработка производилась на образцах и 5 сіали размерами 6x20x100 мм, масса образцов = 90,4 г, шероховатость поверхности Rj 5 мкм.
Принципиальная схема опытной виброабразивной установки показана на рисунке 2.1. Обрабатываемый образец 5, закрепленный на стержне 6, }сганавливается в шпиндель 7 сіанка 1 и погружается в контейнер 4, установленный на вибраюре 2 и заполненный рабочей средой 3 іребуемой характеристики. Контейнер 4 подвергается вибрации от вибратора 2 Образец получает вращение от злекгродвигаїеля 8 через ременную передачу. От стенок контейнера вибрация передается рабочей среде.
Параметры вибрации: - амплитуда - 0 - 6 мм; - частот-50 Гц; - мощность вибратора - 1,5 кВі.
В процессе вибрирования образец и рабочая среда перемещаются опюсителыю друг друїа, совершая два вида движения: колебание и вращение всей массы абразива
Виброабразивная обработка производилась с периодическим заполнением жидкой среды, так как в противном случае процесс сопровождается образованием пыли. В качестве жидкой среды применялся водный раствор кальцинированной соды (20 - 30 г/л). Оптимальное соотношение объемов жидкости и обрабатывающей среды (электрокорунд) 1:7.
Виброабразивную обработку проводили в три этапа, каждый этап длился 60 минут, обрабатывающая среда - электрокорунд зернистое і ыо, соответственно, 3,0 - 4,0 мм; 3,0 - 1,8 мм; 1,8 - 1,0 мм.
После третьего этапа виброабразивной обработки на опытной установке (рисунок 2.2) усредненная масса образцов составила 90,24 г, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм. Для сравнения были проведены аналогичные эксперименты на таких же образцах без виброустановки, т. е. в представленной выше схеме (рисунок 2.1) отсутствовал вибратор 2 (рисунок 2.3). Для того чтобы получить требуемую шероховатость поверхности Ra » 2,5 мкм приходилось на каждый этап обработки затратить в два раза больше времени.
Так как требуемая шероховатость поверхности не была достигнута, сменили обрабатывающую среду на окись алюминия (АЬОз) + ПГСР-3 (80Ni-0,5C-13,5O3Si-3B) с размером зерен 0,35 - 0,5 мм. После виброабразивной обработки на опытной установке (рисунок 2.4) в течение 120 минут усредненная масса образцов составила 90,213 г, шероховатость поверхности составила Ra 0,63 мкм. Рисунок 2.3 - Опытная Если данные эксперименты проводить без виброустановки то, для того чтобы получить шероховатость поверхности Ra 0,63 мкм необходимо на абразивную обработку затратить в два раза больше времени, т. е. вместо 120 минут - 240 минут.
Аналогичные эксперименты с использованием виброустановки проводились на турбине ТКР-14Н (рисунок 2.5), которая предварительно была очищена и имела массу я 4490 г, шероховатость поверхности Ra « 5 мкм. Изменено было только время обработки. Каждый этап обработки длился в два раза дольше из-за сложного профиля лопаток турбины. После процесса виброабразивной обработки масса турбины составила к 4481 г, шероховатость поверхности Ra 0,63 мкм. Проводилась виброабразивная обработка колеса компрессора на этой же опытной установке в течение 4-х часов (рисунок 2.6). В качестве обрабатывающей среды использовались окись алюминия (АЬОз) + ПГСР-3. Исходная масса колеса компрессора составляла 461,733 г, шероховатость поверхности Ra 5 мкм. После виброабразивной обработки масса колеса компрессора составила 457,240 г, шероховатость поверхности Ra 0,63 мкм.
Расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД компрессора
В данном разделе проводились расчетно-экспериментальные исследования влияния состояния поверхности на КПД компрессора. Толш/ша отложений на рабочих лопатках компрессора, мм
Рисунок 3.12 - Зависимость КПД турбокомпрессора от толщины отложений на поверхности рабочих лопаток компрессора Далее - совместное влияние шероховатости поверхности и толщины нагара и отложений на поверхности рабочих лопаток рассматриваемых турбин (таблица 3.4) и компрессоров (таблица 3.8) на КПД турбокомпрессора. Результаты расчетов представлены в таблице 3.11 и на рисунках 3.13 - 3.16.
По результатам, приведенным в таблицах 3.9 - 3.11 и представленным на рисунках 3.9 - 3.16, можно сделать вывод, что чем больше значения шероховатости поверхности рабочих лопаток турбины и компрессора и больше толщина нагара и отложений на поверхностях рабочих лопаток іурбинь! и компрессора, тем ниже значения КПД т рбокомпрессора.
При снижении КПДт рбокомпрессора - снижается механический КПД из-за увеличения работы насосных ходов; - повышается температура наддувочного воздуха из-за увеличения потерь в компрессоре; - снижается коэффициент избытка воздуха из-за уменьшения подачи воздуха омпрессором; увеличивается продолжительность сгорания из-за снижения коэффициента избытка воздуха; - увеличивается удельный расход топлива /31, 32/. Эти выводы подтверждены расчетами, резульгап.і которых приведены в таблице 3.12. А на рисунке 3.17 представлено влияние снижения адиабатного КПД компрессора на удельный расход топлива.
Рисунок 3.17 - Влияние снижения адиабатного КПД компрессора на удельный расход топлива Из таблицы 3.12 видно, что у модернизированного турбокомпрессора (вариант 0) удельный расход топлива составляет 213 г/(кВт-ч), т. е. происходит экономия топлива ил 3 г/(кВт-ч), при номинальном расходе топлива - 216 г/(кВт-ч) У стандартного турбокомпрессора (варианты 1 - 5), в зависимости от юлщины отложений, происходит удельный перерасход топлива: на 1 г/(кВт-ч), на 6 і/(кВгч), на 10 г/(кВт-ч), на 14 г/(кВг-ч), на 20 г/(кВгч), соотвеїственно (рисунок 3.18).
В данном разделе приведены результаты расчетно-экспериментальных исследований влияния состояния поверхности рабочих лопаток турбины и компрессора на КПД турбокомпрессора. Для этого определялись парамеїрьі газообмена и наддува. Практический смысл определения параметров газообмена и наддува заключается в возможности измерения этих параметров в процессе эксплуатации дизеля, диагностировании неисправностей, прогноза технического состояния. Характерные причины изменения параметров газообмена и наддува: нарушения работы механизма іазораспределения (неправильная установка фаз, неплотное і и клапанов и т. д.), отложения нагара, грязи в проточной части турбины и компрессора, шсорение глушителя всасывания, высокое противодавление на выхлопе, неисправности воздухоохладителя и т. д. /28,38, 87/.
Эксперименты проводились автором на дизеле 6ЧНСП18/22 в лаборатории СДВС НГАВТа. На дизель 6ЧНСГ118/22 сначала устанавливался модернизированный турбокомпрессор ТКР-14Н, подвергнутый технологическим воздействиям, описанным в главе 2, и проводились измерения параметров дизеля. Затем на дизель 6ЧНСП18/22 устанавливался сіандартньїй турбокомпрессор ТКР-14Н и проводились измерения параметров дизеля.
Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 3.19, а общий вид экспериментальной установки представлен на рисунке 3.20. Рисунок 3.19 - Схема экспериментальной установки: -термопары; ОНВ - охладитель наддувочного воздуха; Ц- циклон; К - компрессор; Т - турбина; Д - дроссельные шайбы, предотвращающие заметное перетекание газа между выпускными коллекторами при измерении давления в них; р1М - давление наддува; Tinl - температура после воздухоохладителя; Др - разность давлений во впускном и выпускном коллекторах дизеля; Ть - температура до воздухоохладителя; р0 - давление окружающей среды; Т0 - температура окружающей среды; Tg2 - температура после турбины; pg2 - давление за турбиной
Режим работы дизеля устанавливается при след)ющих нагрузках: 100, 75, 50, 25 процентов от номинальной мощности при его работе по винтовой и нагр)зочной характеристикам.
Оформлялись таблицы протокола эксперимента испытаний дизеля 6ЧНСП18/22 при становке модернизированною турбокомпрессора ТКР-1411 по винтовой характеристике (таблица 3.13) и по нагрузочной характеристике (таблица 3.14).
Оформлялись таблицы протокола эксперимента испытаний дизеля 6ЧНСП18/22 при установке стандартного турбокомпрессора ТКР-14Н по винтовой характеристике (таблица 3.15) и по нагрузочной характерне і ике (іаблицаЗ.16).
Так как измерительные приборы в лаборатории СДВС НГАВТа старою образца, то значение атмосферного давления (р()) прибор показывает в мм.рг.ст.; давление, развиваемое масляным насосом (рч ) давление масла на входе в дизель (рм"), давление гидрозапора игл топливных форсунок (рм) и давление наддува (рш1) - в кг/см"; разность давлений наддува и перед т)рбиной (Лр) - в кг/м2; давление за т рбиной (р ) - в кПа, полом) при расчетах необходимо все значения давлений перевести в сисіему СИ, і. е. в МПа.
Экономия топлива за счет повышения качества рабочих поверхностей турбокомпрессора
Согласно «Правилам технической эксплуатации дизелей судов речного флога» /43/ (приложение 3 и 4), техническое обслуживание (ТО) среднеоборотных дизелей производится: первое - (ТО № 1) через 250 часов; второе - (ТО № 2) через 500 часов; третье - (ГО № 3) чере 1500 часов. Техническое обслуживание модернизированного турбокомпрессора, предусмотренное при ТО № 1 через 250 часов и ТО № 2 через 500 часов, молам быть исключено, а останется только провести ТО № 3 через 1500 часов. Трудоемкость качественной очистки турбокомпрессора при ТО № 1 Т, чел. ч., вычисляли по формуле где к - необходимое количество рабочих на данные работы, k = 1 человек; t,, - время, требуемое на очистку турбокомпрессора, tt), = 6,5 часов турбокомпрессора при 10 J\l 2 іребуег демонтажа, разборки, очистки, сборки и моныжа. Трудоемкость лих работ при ТО № 2 Т2, чел. ч., вычисляли по формуле где tl(-„u - время, требуемое на демонтаж, разборку, очистку, сборку и монтаж турбокомпрессора, ,,= 13 часов. турбокомпрессоров два, поэтому общая трудоемкость этих работ при ТО № 1 и ТО № 2 Ті:, чел. ч., вычисляли по формуле Затраты на очистку двух турбокомпрессоров при ТО № 1 и ТО № 2 32, тыс. руб., вычисляли по формуле топлива модернизированного турбокомпрессора гл счет повышения качества рабочих поверхностей по расчетам, проведенным в главе 3 составила 1,8 г/(кВт-ч). С учеюм всею периода навигации (2,5 гыс. ч.) ее можно представить в виде фафика (рисунок 4.1) для теплохода Речной 14 проекта 908. При эксплуатационных испытаниях модернизированного турбокомпрессора ТКР - 14Н с исходной шероховатостью эпиламированной поверхности Ra = 0,16 мкм отложения нагара образовались после 1,5 тыс. м. работы. Отложения легко смываются мыльным раствором ввиду высокой чистоты исходной поверхности без разборки турбокомпрессора и вывода судна из эксплуатации. По техническим условиям эпиламирования это г слой на компрессорной части турбокомпрессора держится 180 суток, т. е. по завершении навигации компрессорная часть при очередном техническом обслуживании разбирается и эпиламированный слой подлежит восстановлению. У стандартных турбокомпрессоров отложения нагара образуются за первые 120 часов работы, имеют прочное сцепление с поверхносіью лопаток и удалить его без разбора турбокомпрессора чрезвычайно сложно. Установкой на двигатель 6ЧНСП18/22 модернизированного іурбокомпрессора ТКР—1411 преследуется цель более эффективною использования мощности главных двигателей, экономии в расходе топлива, увеличения моторесурса двшагеля, а также экономии денежных среде і в, в связи с сокращением расходов на очистку турбокомпрессоров. Расчет эффективности модернизации ведется по следующим формулам: - затраты на модернизацию K"vi,upi„ тыс. руб., вычислили по формуле мм upil Nllllt мі )111 ЇХ UMOIII " " ІХцрі) І — Д.ір» V - 1 1 / где КІІОІ1 - стоимость вновь устанавливаемою оборудования - это затраты на внедрение мероприятий по повышению эффективности турбонаддува для двух турбокомпрессоров, которые посчитаны в параграфе 4.1 и составляют 3,,,-,,,, = Kmm = 3,l тыс. руб. При эксплуатационных испытаниях модернизированного турбокомпрессора ТКР - 14Н с исходной шероховатостью эпиламированной поверхности Ra 0,16 мкм отложения нагара образовались после 1,5 тыс. ч. работы. Причем, отложения легко смываются мыльным раствором, ввид высокой чистоты исходной поверхности без разборки турбокомпрессора и вывода судна из эксплуатации. По техническим условиям эпиламирования этот слой на компрессорной части турбокомпрессора держится 180 с ток, т е. по завершении навигации компрессорная часть при очередном техническом обслуживании разбирается и эпиламированный слой подлежи і восстановлению. У стандартных турбокомпрессоров отложения нагара образуются за первые 120 часов работы, имеют хорошее сцепление с поверхностью лопаток и удалить его без разбора турбокомпрессора чрезвычайно сложно. 2 Техническое обслуживание модернизированною турбокомпрессора, предусмотренное при ТО № 1 через 250 часов и ТО № 2 через 500 часов може і быть исключено. 3 В результате проведенной модернизации турбокомпрессора получили следующие преимущества (из расчета на одно судно за навигацию) - расход топлива сократился на ДЭК = 25,54 тыс. р)б.; - отпала необходимость в дополнительных затраіах на очистку турбокомпрессора, расчетная экономия затрат на очистк двух турбокомпрессоров при ТО № 1 и ТО № 2 составляет 32 = 1,95 тыс. руб.; - затраты на модернизацию окупятся в срок 1,,,, = 0,12 года; - годовой экономический эффект составляет Э,„, = 26,99 тыс. руб. 4 Ввиду небольшой стоимости модернизации дв х т рбоко\шрессоров (Кмои.р.1 = 3,33 тыс. р)б.), проведение такой модернизации эффективно. I Показана возможность повышения технико-экономических показателей работы СДВС за счет разработки и внедрения специальных методов обработки и нанесения защитных покрытий на рабочие поверхности турбокомпрессора. Методы отличаются относительной простотой в осуществлении, эффективностью в действии и относительно низкой стоимостью. 2 Установлены рациональные (от условий эксплуатации) требования к шероховатости поверхности рабочих лопаток турбокомпрессора, позволяющие уменьшить образование нагара. 3 Экспериментально подтверждена целесообразность применения виброабразивной и гидроабразивной обработки для получения оптимальной шероховатости рабочих поверхностей турбокомпрессора. 4 С использованием расчетно-экспериментальной методики определены оптимальные режимы струйной гидроабразивной обработки и получена змпирическая формула для расчета шероховатоеги поверхности в зависимости 01 основных технологических параметров обработки, что пошоляег прої позировать результаты струйной гидроабразивной обработки, а также решать задачу выбора технологических параметров, обеспечивающих максимальную производительность обработки при заданной шероховатости.
