8. Характеристики гребного винта. Относительная поступь гребного винта. 33
 Скачать 3.6 Mb.
|
7. Градации мощности главного двигателя. Виды характеристик дизеля. Назначение заградительных и ограничительных характеристикТак как главные судовые двигатели работают в широком диапазоне изменения нагрузок и частот вращения коленчатого вала, для оценки степени загрузки двигателя и определения допустимой продолжительности его работы, при данной нагрузке, вводят следующие градации эффективных мощностей, которые приняты при условии полной нагрузки судна. Максимальная эффективная мощность двигателя — кратковременная мощность, которая может быть получена от двигателя. На режиме максимальной эффективной мощности, как правило, разрешается непрерывно работать не бопее 1=2 ч. Общее число часов работы на режиме максимальной эффективной мощности не должно превышать 10-15% от всего ресурса двигателя. Номинальная эффективная мощность двигателя соответствует номинальной частоте вращения коленчатого вала, гарантируется заводом —изготовителем. Суммарное количество часов работы на номинальной эффективной мощности не должно превышать 20-25% от всего ресурса двигателя. Для дизелей, работающих в системе электродвижения, а также для тепловозных двигателей, номинальная эффективная мощность определяется, как правило, из условий недопустимости ее превышения. Эксплуатационная эффективная мощность двигателя представляет собой мощность, длительность работы на которой в пределах ресурса двигателя не ограничивается. Эксплуатационная эффективная мощность составляет 75-85% от номинальной эффективной мощности двигателя. Этумощность главные дизели развивают обычно на режиме полного хода судна. Для судов транспортного флота режимы полного хода являются наиболее продолжительными, а для рыбопромысловых судов они не превышают 20-60% от общего количества часов, вырабатываемых за год эксплуатации судна. Выбор нагрузки и частоты вращения коленчатого вала на режиме полного хода судна определяет надежность, экономичность и экологические характеристики работы двигателя, т. е. технико-эксплуатационные показатели энергетической установки и судна в целом. Обычно частота вращения гребного винта на рассматриваемом режиме устанавливается из условия обеспечения заданной скорости полного хода судна. Однако в зависимости от условий плавания (волнение, ветер, осадка, состояние корпуса, техническое состояние двигателя и др.) эта скорость может изменяться даже в течение одного рейса. Отсюда следует, что на режиме полного хода судна частота вращения коленчатого вала и нагрузка на двигатель не остаются постоянными. Неизбежны колебания в ту и в другую стороны относительно средних значений. Поэтому вводится понятие эксплуатационной мощности двигателя при полном ходе судна , которая представляет собой среднее значение эффективной мощности двигателя,при которой в течение рейса выдерживается заданная скорость хода судна. Виды характеристик :  Под скоростными характеристиками понимают зависимость основных параметров Ne, Ni, ge и др. рабочего процесса дизеля от чатоты врщения n. Под нагрузочными характеристиками понимают зависимость основных параметров рабочего процесса дизеля от нагрузки pe при постоянной частоте вращения n. Характеристики позволяют оценивать изменение важнейших параметров рабочего процесса дизеля по частоте вращения или нагрузке, технико-эксплуатационные показатели, перспективность дизелей и их техническое состояние, сравнивать между собой судовые дизели различных типов и марок. Характеристики главного двигателя являются основой для определения тяговых характеристик судна и его скорости, а также гидродинамических характеристик гребного винта. Характеристики используют также при изучении качественных изменений показателей дизелей в процессе эксплуатации и в технической диагностике износов деталей и отложений в газовоздушном тракте. Ограничительная (заградительная)  Зависимость параметров работы дизеля от частоты вращения при сохранении его тепловой и механической напряженности в заданных пределах называется ограничительной характеристикой. Основной ограничительной характеристикой является внешняя характеристика максимальной мощности, называемая также заградительной по насосу. Для защиты дизеля от опасных перегрузок дальнейшее увеличение подачи топлива сверх допустимого по этой характеристике ограничивается неподвижным упором рейки топливных насосов, устанавливаемым и пломбируемым заводом-изготовителем.Для сохранения напряжений в коленчатом вале в расчетных пределах необходимо, чтобы в любом случае вращающий момент М (или среднее эффективное давление ре) не превосходил своего номинального значения. Принимая М = const (или ре — const ), получим ограничительную характеристику по вращающему моменту, представляющую собой на графике Nе — f(n) прямую, проведенную из начала координат через точку, соответствующую номинальной мощности при номинальной частоте вращения. Она располагается ниже внешней характеристики номинальной мощности.Однако снижение частоты вращения приводит к увеличению максимального давления цикла pz и снижению температуры выпускаемых газов t„ вследствие того, что увеличивается количество топлива, успевающего при малой частоте вращения и постоянном периоде задержки воспламенения сгореть до прихода поршня в в. м. т. Если увеличение pz происходит в допустимых пределах, то соблюдение условия М = const (или ре = const) является достаточным для предотвращения механических перегрузок дизеля. В противном случае следует дополнительно ограничивать подачу топлива во избежание повреждения деталей, воспринимающих давление в цилиндре (в первую очередь подшипников коленчатого вала), т. е. строить ограничительную характеристику исходя из условия pz = const . Рабочий цикл четырехтактного дизеля с наддувом определяется показателями совместной работы дизеля и компрессора. У них при снижении частоты вращения коленчатого вала одновременно снижаются производительность и КПД компрессора, что ведет к резкому уменьшению коэффициента избытка воздуха . В этих условиях работа как на режимах внешней характеристики номинальной мощности (с неизменной подачей топлива в цилиндры), так и ограничительной по моменту характеристике (с постоянным средним эффективным давлением) приводит к значительной тепловой перегрузке дизеля. В целях предотвращения перегрузок ограничительную характеристику для дизеля с наддувом выбирают по результатам доводочных испытаний головных образцов, проводимых с замером температур и напряжений в основных деталях дизеля (кривая 4). Она располагается ниже ограничительной характеристики по моменту. Аналогично выбирают и ограничительную характеристику двухтактного дизеля, рабочий цикл которого определяется параметрами совместной работы дизеля и продувочного насоса. Анализ ограничительных характеристик дизелей разных типов показывает, что дизели с наддувом при пониженной частоте вращения имеют меньший резерв мощности, чем дизели без наддува, что требует от обслуживающего персонала более внимательного отношения к эксплуатации дизелей с наддувом. Резерв мощности на характеризуется площадью, расположенной между винтовой характеристикой (кривая 5) и принятой ограничительной характеристикой. Для перехода работы с внешней характеристики на ограничительную необходимо уменьшить подачу топлива в цилиндры. У большинства дизелей это должен делать оператор, так как работа с перегрузкой у них конструктивно ничем не ограничена. Ограничительная характеристика у таких дизелей оказывается чисто условной, и защита их от перегрузок в значительной степени зависит от опытности и внимательности обслуживающего персонала. Оборудование дизелей специальными устройствами, обеспечивающими автоматическое поддержание нагрузки в пределах ограничительной характеристики, позволяет существенно повысить их надежность и долговечность. К таким устройствам относятся, например, оптимальные регуляторы движения (ОРД), устанавливавшиеся на некоторых типах речных судов. Эти регуляторы имеют подвижные упоры, изменяющие свое положение в зависимости от частоты вращения |