Введение к работе
Проблема энергосбережения на судах в рыночных условиях приобретает особую актуальность, поскольку стоимость топлива используемого на совершение транспортной работы, достигает половины эксплуатационных расходов. Поэтому судоходные компании ведут постоянную работу по совершенствованию методик, технических средств, алгоритмов и программ, направленных на обеспечение эффективного контроля за расходом топлива и мощностью судовых дизелей.
Однако применяемые в настоящее время в ходе эксплуатации методики и средства контроля не обладают необходимой точностью и надежностью, не позволяют разрабатывать эффективные меры по энергосбережению и, следовательно, обеспечивать приемлемые экономические показатели судоходных компаний в нынешних условиях высоких цен на энергоносители.
Цель и задачи работы. Цель работы состоит в формировании комплекса научно обоснованных технических решений, направленных на повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на судах путем применения усовершенствованной методики текущего контроля расхода топлива и эффективной мощности судовых ДВС.
Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:
1. Произвести сравнительный анализ существующих методов определения расхода топлива судовым дизелем и его эффективной мощности в условиях эксплуатации, выбрать и обосновать пути достижения поставленной цели.
2. Усовершенствовать методику определения расхода топлива и эффективной мощности судовым дизелем и исследовать влияние судовых условий на ее точность.
3. Разработать алгоритм и программное обеспечение для цифрового прибора, реализующего усовершенствованную методику определения эффективной мощности и расхода топлива.
4. Создать экспериментальный комплекс для оценки точности измерений контролируемых параметров в условиях эксплуатации и выполнить анализ результатов экспериментальных исследований.
5. Разработать методику проведения теплотехнического контроля дизельных двигателей судов внутреннего и смешанного «река-море» плавания на основе предложенной методики.
Объектом исследования являются судовые дизели, работающие на жидких нефтяных топливах, судовые системы контроля расхода топлива и измерения эффективной мощности.
Предметом исследования являются методики и технические средства для измерения расхода топлива и эффективной мощности судовыми дизельными двигателями и их точность в условиях эксплуатации.
Методы исследовании. При решении задач исследования использованы теория судовых ДВС, теория измерений, теория эксперимента.
Обоснованность и достоверность основных научных положений и выводов работы обеспечиваются применением основных положений теории ДВС, общепризнанных физических и математических методов, а также использованием поверенных, удовлетворяющих требованиям действующих нормативных документов приборов и оборудования. Достоверность результатов аналитических исследований подтверждаются результатами многочис 4
ленных экспериментов, полученных на лабораторных установках и в ходе эксплуатации судна.
Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
- предложен способ повышения точности измерений положения органа тошшвоподачи с помощью средств цифровой оптической микрометрии (заявка на патент на изобретение «Способ определения расхода топлива в дшеяьном двигателе с золотниковым топливным насосом высокого давления и устройство для его осуществления» с приоритетом от 22.01.2009);
- уточнены значения коэффициентов пропорциональности в уравнениях цикловой подачи топлива путем применения метода линейно-кусочной интерполяции;
- предложена уточненная методика косвенных измерений текущих расхода топлива и мощности двигателя в условиях эксплуатации на основе использования указанных технических средств и алгоритмов.
Личный вклад автора. Автором поставлены задачи теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методики, проведены расчетные и экспериментальные исследования, выполнен анализ и обобщение их результатов, разработаны алгоритм и конструкция цифрового прибора контроля текущих расхода топлива и эффективной мощности, создана методика проведения теплотехнических испытаний судовых ДВС.
Практическую ценность представляют разработанные и используемые судоходными компаниями и теплотехническими партиями:
- номограммы определения расхода топлива и эффективной мощности судовых дизельных двигателей в условиях эксплуатации;
- алгоритм и программное обеспечение цифровьгх приборов, позволяющих измерять значения текущих расхода топлива и эффективной мощности, а также других параметров и показателей двигателя;
- усовершенствованная методика проведения теплотехнических испытаний судовых дизельных двигателей в условиях эксплуатации, основанная на применении указанной выше методики косвенных измерений текущих расхода топлива и мощности двигателя.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при оборудовании судов на подводных крыльях проекта № 342Э комплексом для измерения расхода топлива и эффективной мощности судовых дизельных двигателей. Разработана и введена в практику усовершенствованная инструкция по проведению теплотехнического контроля судовых ДВС.
Апробация. Основные положения работы обсуждались и получили положительную оценку на научно-практической конференции студентов и асішрантов Санкт-Петербуріского государственного уігиверситета водных коммуникаций (Санкт-Петербург, 2003), международном научно-техническом семинаре «Исследования, проектирование к эксплуатация судовых ДВС» (Санкт-Петербург, 2006), семинаре Северо-Западного филиала Российского Речного Регистра (Санкт-Петербург, 2007), II международном научно-техническом семинаре «Исследование, проектирование и эксплуатация судовых ДВС» (Санкт-Петербург, 2007) семинаре Российского Речного Регистра «Проблемы и пути их решения при осуществлении технического наблюдения за судами в постройке, ремонте, освидетелі/:твовании их в эксплуатации в современных условиях» (Нижний Новгород, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ. Объем и структура работы. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения и списка использованных источников (119 наименований). Общий объем работы 158 страниц, в том числе 5 таблиц и 57 рисунков.
