Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Технические аспекты безопасной эксплуатации судовой энергетической установки. постановка задач исследования
1.1. Состояние аварийности мирового морского флота 10
1.2. Категории опасностей при эксплуатации судовой энергетической установки 13
1.2.1. Обеспечение готовности главного двигателя к пуску 14
1.2.2. Отказы пуска и реверса, обеспечение малого хода на маневрах 17
1.2.3. Реверс дизеля и торможение судна с полного хода 27
1.2.4. Работа на режимах полного хода 33
1.2.5. Работа в штормовых условиях 39
1.2.6. Аспекты пожарной опасности двигателя 43
1.2.7. Экологические опасности загрязнения моря и атмосферы 48
1.3. Факторы, определяющие безопасность эксплуатации
энергетической установки судна
1.3.1. Технологические и конструктивные недоработки двигателя 52
1.3.2. Человеческий фактор 54
1.3.3. Уровень квалификации экипажа 55
1.4. Проблемы оценки и коррекции параметров состояния
судового дизеля. Постановка задач исследования
1.4.1. Регулировка индикаторного привода
1.4.2. Анализ рекомендаций по регулировке топливной аппаратуры 59
1.4.3. Регулировка гибкого привода выхлопных клапанов судового малооборотного дизеля 62
1.4.4. Постановка задач исследования 63
Глава 2. Теоретическое обоснование для оценки работоспособности главного дизеля судна на основе его параметров состояния
2.1. Взаимная связи параметров состояния ТНВД и параметров рабочего процесса для построения диагностической модели 66
2.2. Анализ методов теоретического расчета процесса топливо подачи 73
2.3. Метод расчета параметров впрыска топлива в цилиндр судового малооборотного дизеля по статическим параметрам 82
2.4. Анализ теоретических моделей связи закона впрыска топлива с законом тепловыделения и параметрами рабочего процесса в цилиндре 93
2.5. Расчетная модель для оценки параметров рабочего процесса в цилиндре малооборотного дизеля 104
Глава 3. Практическое решение задачи определения работоспособности главного судового дизеля в условиях эксплуатации
3.1. Определение углов заклинки кривошипов коленчатого вала 113
3.2. Оценка и коррекция параметров состояния индикаторного привода малооборотного дизеля
3.2.1. Влияние качества регулировки привода на погрешность индицирования 115
3.2.2. Регулировка индикаторной шайбы по статическим параметрам 119
3.2.3. Влияние деформации привода на погрешности индицирования при статической регулировке 121
3.3. Оценка и коррекция состояния ТНВД по статическим параметрам 122
3.4. Определение закона движения выхлопного клапана в малооборотном дизеле 128
Глава 4. Экспериментальная оценка метода регулирования судового дизеля по статическим параметрам
4.1. Измерительная аппаратура, оценка погрешностей экспериментальных исследований 132
4.2. Испытания главных двигателей судов типа «Победа» 136
4.3. Регулировка главных дизелей судов типа «Академик Сеченов» 146
4.4. Испытания главных двигателей судов типа «Новороссийск» 151
4.5. Проверка регулировки двигателей 6S70MC 160
Глава 5. Обоснование использования диагностических характеристик для оценки состояния главного дизеля по критериям безопасности мореплавания
5.1. Оценка технического состояния ТНВД по его плотности 170
5.2. Использование диагностических характеристик, построенных по экспериментальным данным 175
5.3. Оценки предельно допустимого ухудшения технического состояния топливной аппаратуры 183
5.4. Теоретическая модель построения диагностических характеристик по минимальному набору эксплуатационных параметров
5.4.1. Алгоритм расчета 195
5.4.2. Анализ итогов расчетов диагностических характеристик. Оценка адекватности расчетной модели 199
Заключение 206
Список использованной литературы
- Отказы пуска и реверса, обеспечение малого хода на маневрах
- Анализ методов теоретического расчета процесса топливо подачи
- Влияние деформации привода на погрешности индицирования при статической регулировке
- Регулировка главных дизелей судов типа «Академик Сеченов»
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Современное судно представляет собой сложную техническую систему. Отказы этой системы могут быть вызваны разными причинами: технологическими, аварийными износами, внешними условиями. Основным условием снижения вероятности отказа судна по техническим причинам является повышение надежности эксплуатации его энергетической установки. При этом определяющим фактором является надежность работы главного дизеля (ГД), на который приходится до 45% отказов по техническим причинам.
В современных средствах и системах автоматики, управления, контроля и регулирования судовых ГД , к сожалению, не учитываются технологические погрешности изготовления элементов дизеля, а при длительной эксплуатации - изменение технического состояния топливной аппаратуры (ТА) по мере эксплуатации. В связи с этим существует проблема в диагностике, в оценке технического состояния, в методике настройки топливной аппаратуры ГД для поддержания требуемого уровня показателей дизеля в течение всего периода эксплуатации и в отсутствии научно обоснованного метода расчёта и теоретического анализа эксплуатационных параметров судовых дизелей с учётом указанных факторов. Из формулировки научной проблемы и оценки практических задач работы следует, что объектом изучения должен быть главный дизель судна, а основной предмет исследования – его топливная аппаратура.
Цель работы.
Основной целью исследований явилась разработка и развитие теоретических положений повышения экономичности и надежности эксплуатации ГД судов за счет оперативной диагностики состояния ТА, регулировки её контролируемых параметров с учетом технологических и эксплуатационных факторов, что в конечном итоге повышает безопасность мореплавания. Для достижения этой цели были поставлены задачи [14]:
- дать научно-практическое решение проблемы регулирования и диагностики топливной аппаратуры ГД в общем виде на основе теоретического анализа процессов в топливной аппаратуре и в цилиндре дизеля;
- разработать научно-обоснованные практические методы оценки и коррекции критериев технического состояния коленчатого вала, индикаторного привода, выхлопного клапана, системы впрыска топлива с учетом технологических погрешностей их изготовления и монтажа;
- разработать научно-практическую методику эксплуатационной регулировки и диагностики топливной аппаратуры дизелей с учетом изменения ее технического состояния с течением времени при длительной эксплуатации по параметрам эксплуатационного контроля работы ГД;
- проверить эффективность разработанных методик и моделей на основе экспериментальных исследований на морских судах в эксплуатации.
Методы исследования и достоверность научных положений.
В диссертации применены общие методы научного познания, теоретического и экспериментального исследования. Достоверность практических рекомендаций установлена посредством испытаний судовых дизелей и их ТА в условиях эксплуатации. Рекомендации и выводы, содержащихся в диссертации, подтверждены: 1) корректным использованием теоретических положений математической статистики; 2) применением теории математического анализа, математической обработкой опытных данных с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры; 3) проверкой адекватности теоретических выводов с результатами экспериментальных исследований на судах морского флота; 4) практической реализацией рекомендаций исследований и достижением заявленной эффективности, подтвержденной актами внедрения на судах Новороссийского морского пароходства.
Научная новизна.
В результате выполненных исследований решена сформулированная выше научная проблема, в рамках которой получены научные результаты:
- разработаны теоретические основы регулирования топливной аппаратуры главных судовых дизелей в виде комплекса теоретических, организационных и технических мер, обеспечивающих эффективность и надежность работы главных дизелей при их длительной эксплуатации;
- в теорию эксплуатации судовых дизелей введено понятие «диагностические характеристики» в виде зависимости среднего индикаторного давления от активного хода плунжера;
- создана математическая модель и ее программная реализация для расчета диагностических характеристик топливной аппаратуры на основе объединенной теоретической модели, включающей в себя: 1) метод расчета системы топливоподачи и 2) метод оценки параметров рабочего процесса в цилиндре малооборотного дизеля;
- предложены теоретические зависимости для коэффициента затухания нестационарного потока в форсуночном трубопроводе;
- даны научно-обоснованные практические методы оценки критериев технического состояния коленчатого вала ГД, индикаторного привода, выхлопного клапана, системы впрыска топлива в условиях эксплуатации;
- разработана научно-практическая методика диагностики, оценки работоспособности и прогнозирования изменения технического состояния топливной аппаратуры ГД, находящихся в эксплуатации, с использованием современных средств измерения, компьютерной техники, основных параметров контроля работы дизелей на всем диапазоне режимов их эксплуатации;
- разработана и апробирована методика экспериментальных исследований, определения эффективности предложенных методов регулирования и диагностики топливной аппаратуры на основе эксплуатационных испытаний морских судов с оценкой достоверности и адекватности.
Практическая ценность.
Практическую ценность имеет предложенная в диссертации совокупность методов повышения качества регулирования и оценки уровня технического состояния ГД в целях повышение эффективности их эксплуатации, которая включает:
- методики диагностики, оценки и регулирования параметров состояния топливной аппаратуры главных судовых дизелей на основе минимального количества измерений, обеспечивающие поддержание ГД на уровне, гарантирующем безопасность мореплавания и постоянную мореходность судна;
- практическую методику выполнения регулировочных работ по топливной аппаратуре в эксплуатационных условиях с выдачей однозначных рекомендаций применительно к различным модификациям главных дизелей, её внедрение на конкретных судах морского флота, о чём имеются соответствующие положительные акты внедрения;
- нормативные документы и технические инструкции пароходных компаний для транспортных судов по эксплуатационной регулировке и доводке топливной аппаратуры ГД в условиях эксплуатации с учётом ее технического состояния.
Апробация работы.
Результаты работы внедрены на 22 судах под отечественным и зарубежном флагами: типа «Победа» (6 единиц), типа «Академик Сеченов» (4 ед.), типа «Новороссийск» (4 ед.), «Капитан Станков» (2 ед.), «Капитан Димов», «Маршал Захаров», «Грозный», современных танкерах дедвейтом 150.000 т (3 ед.). По итогам работы делались доклады на ежегодных научно-технических конференциях в Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова (1999-2006 гг.), в Новороссийской морской Государственной академии имени адмирала Ф.Ф.Ушакова (1986 -2009 гг.), делались сообщения на Брянском машиностроительном заводе, в производственном объединении «Новороссийскрыбпром». О результатах исследований информировалась фирма MAN-Burmeister & Wain – основной поставщик главных судовых дизелей на международный рынок. Итоги работы включены в учебные пособия по специальности, подготовленные автором, и используются в учебном процессе при подготовке судовых инженеров и на курсах повышения квалификации судовых механиков.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 62 научных работы, в том числе монография и 6 учебных пособий, 11 отчетов по НИР, 44 научных статьи. В изданиях по списку ВАК опубликовано 13 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, перечня литературы из 132 источников, 10-ти приложений, содержит 24 таблицы, 58 рисунков - всего на 267 страницах.
Отказы пуска и реверса, обеспечение малого хода на маневрах
Безопасность судна в периоды стоянок у причала под погрузкой или выгрузкой, на якорных стоянках или при дрейфе в открытом море обычно представляется более благоприятной по сравнению с другими периодами эксплуатации. Однако это не всегда соответствует реальным условиям. Требования портовых властей о 30-минутной и далее 10-минутной готовности судна к отчаливанию от причала воспринимаются судовыми экипажами с пониманием. Однако требования о постоянной готовности главного двигателя к пуску, предъявляемые в некоторых портах Канады, в Арабских эмиратах, Алжире и некоторых других странах, являются, возможно, обоснованными, но создают дополнительные проблемы.
Требование о готовности энергетической установки судна выдвигается портовыми властями исходя из обеспечения безопасности по внешним условиям, когда район стоянки судна подвержен резкому изменению погодных условий, или когда власти хотят перестраховать себя от возможных аварий на судне или в районе причала. Это — категории внешней опасности. Необходимо иметь в виду, что при требовании готовности установки к работе по внешним признакам возникают дополнительные «внутренние» факторы опасности, которые могут иметь самые серьезные последствия, если судовой персонал не примет упреждающих мер.
Прежде всего, экипаж всегда планирует на период стоянки выполнение работ по обслуживанию агрегатов, которые не могут быть выполне 15 ны на ходу судна (моточистка цилиндра, замена выхлопного клапана главного дизеля, мойка утилизационного парового котла, др.). Если судно находится в готовности - эти работы не могут быть исполнены, «переработка» механизмов и узлов агрегатов накапливается, что может привести и приводит после выхода в рейс к пожарам в утилизационном котле, под-поршневых полостях цилиндров, выхлопном тракте; повышенным и аварийным износам цилиндров, сальников штоков и т.д. В практике эксплуатации судов береговые операторы неохотно идут на выдачу официального разрешения на проведение срочных работ по обслуживанию силовой установки в портах, поскольку это требует не только вывода судна из эксплуатации, но и связано с дополнительными денежными затратами на стоянку в порту, обеспечение безопасности судна портовыми буксирами и другими затратами.
По указанной причине судовые экипажи часто идут навстречу береговым операторам и на свой страх и риск выводят машину из готовности для проведения срочных работ. Поэтому при изменении внешних условий, когда получена команда на оставление причала, судно не может этого сделать, что всегда заканчивается большими издержками для администрации судна, штрафами для компании и в худшем случае может обернуться катастрофой. В такой ситуации может быть рекомендован только официальный путь для выполнения срочных работ по обслуживанию энергетической установки во избежания грубейшего нарушения безопасности судна.
Другой вид внутренних опасностей возникает при обеспечении готовности энергетической установки, в наибольшей степени - при объявлении постоянной готовности. При этом в любом варианте готовности мощность электростанции должна быть достаточной для обеспечения работы всех систем, определяющих работу главного двигателя, системы готовы к действию, двигатель должен быть прогрет. Вахтенный механик обязан находиться в машинном отделении, на него накладываются дополнительные обязанности по поддержанию машины в готовности. При получении команды подготовить машину за 30 минут это не вызывает каких-то трудностей — машина готовится в обычном порядке. При 10-минутной готовности те же операции нужно выполнять спешно. При спешных отходах проверки пусков и реверсов целесообразно совместить с требованиями обеспечения движения судна.
При постоянной готовности ситуация иная. Постоянная готовность должна быть обеспечена постоянным присутствием вахтенного механика в машинном отделении и вахтенного помощника на мостике. При установке рычага управления в пусковое положение двигатель должен дать ход. Если система управления имеет функцию «медленное проворачивание», то после длительной стоянки ход будет дан после отработки этой функции. Очевидно, что после многочасовой стоянки дизеля с закрытыми индикаторными кранами даже при наличии функции «медленное проворачивание» пуски двигателя представляют опасность и поэтому запрещены Правилами технической эксплуатации. Неполадки в системе топливопода-чи, водяного или масляного охлаждения могут явиться причиной гидравлических ударов в цилиндре, что грозит выходом из строя всего двигателя. Поэтому при постоянной готовности может быть рекомендовано по взаимному согласованию машинного отделения и мостика кратковременно выводить главный дизель из готовности, чтобы провернуть коленчатый вал на 1-1.5 оборота валоповоротным устройством при открытых индикаторных кранах. Если отклонений не обнаружено — двигатель вновь переводится на постоянную готовность. Такая процедура требует около 5-7 минут времени и может быть рекомендована к исполнению каждые 1-2 часа стоянки. При гарантировано хорошем техническом состоянии систем цилиндров этот период может быть увеличен.
Еще одна категория опасностей связана с возможностью неожиданного пуска при постоянной готовности машины, когда двигатель кратковременно выводится из готовности. В такой ситуации двигатель молсет быть запущен при открытых индикаторных кранах, как тому есть примеры. При запуске дизеля с открытыми индикаторными кранами неминуемо сработает пожарная сигнализация по всему судну и система пожарной защиты, на танкере аварийно остановятся грузовые операции. Возможны ожоги, травмы людей. При таком неожиданном пуске возможны и другие категории опасности - поломка валоповоротного устройства, тяжелые человеческие травмы. Для недопущения подобного может быть настоятельно рекомендовано - при требовании порта постоянной готовности машины управление главным двигателем должно быть переведено в Центральный пост управления.
Анализ методов теоретического расчета процесса топливо подачи
При работе в штормовых условиях возрастает сопротивление движению судна, снижается скорость хода. Работа двигателя в штормовых условиях прежде всего характеризуется повышением тепловой напряженности цилиндров из-за утяжеления винтовой характеристики, возрастанием динамической напряженности из-за «размаха» частоты вращения, ухудшением условий смазки из-за перегрузки цилиндров и отклонения двигателя от горизонтального положения при качке. Эти факторы проявляются в повышенных износах двигателя, могут быть причиной выхода деталей из строя. Для снижения этих опасностей необходимо при шторме: - увеличивать дозировку цилиндровой смазки; -снижать обороты главного двигателя так, чтобы параметры рабочего процесса не превышали регламентированного уровня, а частота вращения при оголении винта не превышала номинального значения; -при размахе частоты вращения более допустимого (для малооборотного двигателя это обычно ±5 об/мин от среднего значения) - еще более снизить обороты до получения требуемого размаха.
Однако наибольшая угроза безопасности судна в штормовых условиях возникает в связи с аварийными остановками главных двигателей. Аварийная остановка возможна из-за выхода из строя деталей цилиндра, как об этом сказано ранее, или из-за срабатывания защиты по критическим параметрам. Как следствие при потере управляемости и невозможности удержания судна на волне при сильной бортовой качке возникает опасность смещения груза и потеря остойчивости. Статистика гибели судов свидетельствует, что именно по такому сценарию развивается аварийная ситуация при остановке главных двигателей в штормовую погоду. Система аварийно-предупредительной сигнализации и автоматической защиты главного дизеля по критическим параметрам предусматривает аварийную остановку двигателя ("Shut down") без выдержки времени при срабатывании защит по давлению смазочного масла (в циркуляционной системе, в системе смазки распределительного вала и в системе смазки турбокомпрессора) и по превышению допустимой частоты вращения.
С падением давления масла (что возможно при качке из-за оголения всасывающего патрубка и подсоса воздуха, особенно с центробежными насосами смазки) сигнал от датчика давления передается на исполнительные органы системы защиты — клапан остановки регулятора типа PGA или клапан, управляющий подачей воздуха на механизмы остановки (пневмоцилиндры, клапаны перепуска топлива в ТНВД). Следовательно, колебания уровня в циркуляционных цистернах при бортовой качке и срыв подачи масла является непосредственной причиной аварийной остановки двигателя и временной потери его работоспособности.
Для предотвращения таких нежелательных явлений предназначены требования конвенции «СОЛАС-74», п. 6, правило 26: главные и вспомогательные механизмы, отвечающие за безопасность судна, должны сохранять свою работоспособность при динамических углах крена до 22.5 градусов и дифферента 7.5 градусов. Эти требования учтены Правилами классификационных обществ и непосредственно учитываются при проектировании и изготовлении циркуляционных масляных цистерн судовых дизелей. Однако в условиях регулярной бортовой качки, особенно когда появляется «нерегулярный» вал волны, углы крена могут достигать 30-45 градусов — значений, при которых еще обеспечивается остойчивость судна. Аналогично при килевой качке угол дифферента может значительно превосходить регламентированный, особенно при ходе в балласте.
Таким образом, в конструкции циркуляционных масляных цистерн не предусмотрены условия, исключающие остановку двигателей при сильном волнении. На углах крена свыше 22,5 и дифферента 7,5 работоспособность двигателей не гарантируется. Из-за колебания уровня масла даже при нормальном наполнении циркуляционных масляных цистерн происходит оголении всасывающего патрубка, срыв подачи масла насосом и остановка двигателя системой защиты. Единственная возможность предотвратить развитие аварийной ситуации судна в условиях волнения моря - это заблаговременно пополнить масляные цистерны циркуляционной системы, системы смазки распределительного вала и турбокомпрессора для наддува до предельно допустимого уровня. Такая процедура не предусматривается Правилами технической эксплуатации судовых технических средств, однако всегда применяется в практике. Возможность пополнения есть — на судне всегда должен быть как минимум 100% запас масла на возможную его полную замену в системах двигателей.
Альтернативными могут быть действия со стороны штурманского состава. Как правило, при получении штормового предупреждения при ходе в балласте капитан дает распоряжение на принятие полного балласта в балластные танки, в тяжелых случаях на танкерах — на принятие балласта в грузовые танки. При критических углах крена и дифферента с выходом предупредительного сигнала о снижении уровня масла в циркуляционной цистерне вахтенный механик должен поставить в известность об этом вахтенного помощника и просить об изменении курса судна. Особенно это актуально для судов, имеющих класс автоматизации, когда постоянной вахты в машинном отделении нет. Изменение курса является наиболее быстрым и эффективным средством предупреждения развития аварийной ситуации.
При килевой качке срыв масляного потока наиболее вероятен при углах дифферента на нос, поскольку всасывающие патрубки циркуляционных насосов располагаются в кормовой части циркуляционных цистерн. Однако при дифференте на нос свыше 7.5 возникает и вторая опасность остановки двигателя - при срабатывании защиты по превышению максимальной частоты вращения (Overspeed), когда винт выходит из воды. На режимах полного хода при сильной качке регулятор двигателя не всегда справляется в переходном режиме с забросами угловой скорости. При частоте вращения свыше 15% от номинала срабатывает защита "Overspeed", двигатель останавливается, судно теряет управляемость.
Таким образом, при плавании в штормовых условиях необходимо снижать частоту вращения двигателя не только для уменьшения динамических усилий. Снижение частоты вращения требуется и для предотвращения срабатывания защиты «Overspeed», когда при дифференте на нос винт выходит из воды. В тяжелый шторм, когда судно практически стоит на месте или движется с небольшой скоростью, речь не идет о выполнении заданной скорости хода. Главной задачей является обеспечение безопасности судна. Эта задача тем более актуальна, чем меньше водоизмещение судна. Для гарантированного несрабатывания защиты по превышению оборотов может быть рекомендовано такое снижение средней частоты вращения главного двигателя, чтобы при максимальном забросе обороты не превышали номинального значения.
При превышении критических значений таких параметров, как давление и температура охлаждающей воды, температура масла, температура подшипников двигателя, срабатывание детектора масляного тумана и др. — срабатывает защита по снижению оборотов ("Slow down"). Двигатель снижает обороты до оборотов самого малого хода, что также создает угрозу для безопасности эксплуатации судна. При любом варианте срабатывания защиты — "Shut down" или "Slow down" - необходимо устранить дефект и только после этого разблокировать защиту. Без разблокировки двигатель запустить невозможно с любого пульта управления. Эта операция производится квитированием сигнала об остановке на пульте управления ЦПУ, чем активируется закрытие соленоидного клапана на пневматической магистрали подвода воздуха к исполнительным элементам остановки (главному стоп-цилиндру или перепускным клапанам ТНВД).
Влияние деформации привода на погрешности индицирования при статической регулировке
Как показали исследования, идеальной заклинки кривошипов коленчатого вала главных судовых малооборотных дизелей не бывает. Все двигатели имеют в большей или меньшей степени отличия верхних мертвых точек кривошипов от их "геометрических" значений, указанных на маховике двигателя. Численная величина этих отклонений определяется прежде всего технологической культурой дизелестроительного завода. Однако ни один завод не указывает погрешность изготовления коленчатого вала. Поэтому судовому механику может быть настоятельно рекомендовано самому определить "истинные" верхние мертвые точки кривошипов цилиндров и замеры занести в формуляр или иной документ двигателя. Эти замеры необходимо учитывать при регулировке топливной аппаратуры и индикаторного привода (или учитывать при обработке индикаторных диаграмм) [24, 25]. Настройка электронной системы контроля индикаторного процесса также должна выполняться относительно "истинной" верхней мертвой точки кривошипа.
Замеры положения всех кривошипов малооборотного крейц-копфного дизеля выполняются на неработающем двигателе за один оборот коленчатого вала. Для замеров необходимо подготовить стандартный металлический угольник, простой карандаш и мерный шаблон, на котором один градус разбивки маховика разбивается еще на 10 частей (рис.3-1).
В основу процедуры определения верхней мертвой точки кривошипа положен известный прием - замеряется угол положения маховика перед и после ВМТ, когда поршень находится на одном и том же уровне -замеры положения всех кривошипов выполняются за один оборот коленчатого вала; для этого второй замер для первого цилиндра является первым замером для последующего по порядку работы цилиндра и т.д.; - все замеры выполняются только после проворачивания коленчатого вала «Вперед», чтобы устранить влияние зазора при перекладке направления вращения; - положение поршня оценивается по положению крейцкопфа относительно параллели с погрешностью не более ±0.5 мм; - положение маховика фиксируется с точностью ±0.05 градуса поворота коленчатого вала с помощью шаблона с ценой деления 0.1пкв; - верхняя мертвая точка кривошипа определится как (рис.3-2): (рвмт= ((pi + (р2 )/2 (3-1) - замеры повторяются на втором обороте коленчатого вала для под тверждения корректности замеров. Расхождение результатов замеров не должно быть более 0.05 пкв (половина цены деления мерного шаблона).
По окончании замеров определяется погрешность изготовления коленчатого вала - путем сравнения найденного "истинного" значения ВМТ кривошипа каждого цилиндра (рвмт с его "геометрическим" значением qf вмт
У тронкового двигателя процедура определения ВМТ может быть выполнена с помощью мерительного стержня с риской, который устанавливается через индикаторный кран цилиндра над головкой поршня. В остальном замеры аналогичны крейцкопфному дизелю.
Влияние качества регулировки привода на погрешность индицирования Минимальная погрешность индицирования будет обеспечена в том случае, когда точка отсчета индикаторной диаграммы (положение ВМТ индикаторного привода) будет совпадать с ВМТ кривошипа цилиндра (рис.3-3). Для оценки погрешности индицирования из-за отклонения угла заклинки индикаторной кулачной шайбы было выполнено численное ґ \ І І І 1 твїіт
Изменение ординат на линии сжатия и расширения при смещении точки отсчета на угол Афкп DMT моделирование на основе реальных индикаторных диаграмм, снятых при различной частоте вращения двигателя 7ДКРН 80/160-4. Среднее индикаторное давление определялось приближенным равенством: где к - количество равных участков, на которое разбивается абсцисса индикаторной диаграммы; Pk1, Pjc11 - численная величина ординат давления в цилиндре на середине расчетных участков на линиях сжатия и расширения. Связь абсциссы индикаторной диаграммы (хода поршня) с углом поворота коленчатого вала была найдена на Я - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Чем больше количество расчетных участков, на которое делится индикаторная диаграмма, тем точнее определяется величина Рт1. В нашем случае количество расчетных участков принималось равным к = 24 [27]. Если индикаторная шайба опережает кривошип (угол между ВМТ шайбы и кривошипа AqfeMm=- (FeMm- фвмт в этом случае отрицательный), то индикаторная диаграмма становится "полнее". Предположим, что при этом середина расчетного участка линии сжатия на индикаторной диаграмме переместится ближе к ВМТ на расстояние AS к1 , а для линии расширения -дальше от ВМТ на расстояние AS]?1 (Рис.3-,4). Эти перемещения можно найти, если рассчитать абсциссы индикаторной диаграммы с учетом угла смещения индикаторной шайбы относительно кривошипа по формуле
Регулировка главных дизелей судов типа «Академик Сеченов»
Примером может служить главный двигатель 7ДКРН 80/160 т/х «Маршал Василевский». В августе 1987 года в период производственного рейса на полном ходу двигателя вышел из строя топливный фильтр. Грязь оказалась в системе высокого давления, из-за чего заклинило некоторые плунжерные пары. Двигатель был остановлен. Некоторые плунжерные пары удалось расходить и снова ввести в работу, другие были заменены новыми. Плунжерная пара цилиндра 5 также требовала замены, однако ввиду отсутствия новой она была заменена старой, выбракованной ранее по причине износа плунжерной парой. Двигатель был введен в работу, оперативно решены вопросы регулировки цилиндра 5 по показаниям рабочего процесса. При ближайшей стоянке сняты регулировочные характеристики топливного насоса цилиндра, что позволило в последующем решать вопросы регулировки ТНВД однозначно [28]. Для этого использовались диагностические характеристики, построенные по результатам экспериментальных исследований.
Диагностическая характеристика оказалась тем инструментом, который позволил оценить количественно — на какую величину нужно изменить активный ход плунжера (или индекс ТНВД), чтобы получить нужное изменение среднего индикаторного давления в цилиндре при любом техническом состоянии топливной аппаратуры. Вид диагностической характеристики, впервые построенной для двигателей размерности ДКРН 80/160-4, дан на рис.5-5 [32]. Сплошной линией здесь показана среднестатистическая зависимость среднего индикаторного давления по цилиндрам в функции активного хода плунжера, пунктирной линией — та же зависимость для цилиндра 5 главного дизеля т/х «Маршал Василевский».
Из графика можно найти, что на полном ходу двигателя в цилиндре 5 активный ход плунжера должен быть на 2.7 мм больше, чем в других цилиндрах. Такое изменение активного хода обеспечивается увеличением индекса ТНВД на 6 единиц. На этот же график наложены точки по данным испытаний главных двигателей судов «Маршал Баграмян» и «Академик Сеченов». Как видно, точки работы главного дизеля т/х «Маршал Баграмян» расположены достаточно компактно, что свидетельствует о примерно одинаковом техническом состоянии топливной аппаратуры цилиндров. Однако для обеспечения того же среднего индикаторного давления, что и на т/х «Маршал Василевский", необходимо установить больший активный ход плунжера, что определяется меньшим проходным сечением распылителей форсунок на главном двигателе т/х «Маршал Баграмян».
Из рис.5-5 особенно заметно неблагоприятное состояние топливной аппаратуры на т/х «Академик Сеченов». Точки работы цилиндров главного двигателя судна нанесены путем сопоставления регулировочных параметров топливной аппаратуры с данными индицирований, выполненных судовым экипажем. Как видно из рисунка, наблюдается большой разброс точек, что свидетельствует о неидентичности технического состояния топливной аппаратуры различных цилиндров. Эти различия в техническом состоянии заставили на некоторых цилиндрах увеличить активный ход плунжера на 50% сверх «эталонного», характерного для хорошего технического состояния топливной аппаратуры. Такие различия технического состояния топливной аппаратуры приводят к изменению относительной нагрузки цилиндров при изменении скоростного режима и во многом определяют уровень минимально возможных оборотов из-за самопроизвольного отключения цилиндров, что и наблюдалось на т/х «Академик Сеченов». По результатам исследований была дана рекомендация заменить плунжерные пары цилиндров 1, 7 и 8, которые работали в недопустимой зоне по условиям безопасности мореплавания. Рекомендация была выполнена экипажем.
При испытаниях главного двигателя 6L67 GFCA т/х «Уржум» диагностические характеристики использовались для регулировки топливной аппаратуры с первого индицирования [81]. Графики были построены загодя по данным индицирования двигателей однотипных судов судовыми экипажами с использованием наших регулировочных характеристик по статическим параметрам (рис.5-6). Как выяснилось, точки работы цилиндров 1, 3, 4 и 6 главного двигателя т/х «Уржум» находились в той же области диагностического графика, что и на других судах серии. Наиболее плохим оказалось техническое состояние топливной аппаратуры в цилиндре 5 — здесь для обеспечения той же нагрузки, что и в других цилиндрах, пришлось увеличивать индекс ТНВД на 3-4 деления. Наилучшее техническое состояние найдено в цилиндре 2, где была установлена незадолго до испытания новая плунжерная пара. Итоги испытания этого цилиндра были использованы для построения «эталонного» диагностического графика (кривая А рис.5-6).
В период испытаний главного двигателя т/х «Уржум» в соответствии с планом обслуживания были заменены форсунки. Как показали последующие испытания, техническое состояние топливной аппаратуры некоторых цилиндров при этом заметно изменилось. Об этом свидетельствовали и итоги осциллографирования процессов в топливной аппаратуре. Приведение показателей цилиндров в норму было выполнено с использованием диагностических графиков - индексы цилиндров 1, 2 и 5 были увеличены на 1.5 - 2.5 деления для обеспечения того же среднего индикаторного давления, что и до замены форсунок.
Приведенные выше диагностические характеристики были получены «пассивным» экспериментом - параметры фиксировались при том техническом состоянии топливной аппаратуры, которое было на период испытаний. Диагностические графики главного двигателя 6L80GF т/х «Капитан Димов» снимались в 1987 году методом «активного» эксперимента
