Курсовая судомеханика. ВКР Минченко. Российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
 Скачать 6.35 Mb.
|
|
Пожар в ресивере продувочного воздуха ГД 1. Причины Если хлопья или раскаленные частицы продуктов сгорания попадают на масляные отложения (шлам) на днище ресивера продувочного воздуха, то этот шлам может воспламениться, и если там имеются легкосгораемые частицы, они могут причинить большой вред поршневому штоку и стенкам ресивера продувочного воздуха, последнее может привести к ослаблению затяжки анкерных связей. Воспламенение сажистых отложений в ресивере продувочного воздух может быть вызвано: - продолжительным прорывом газов; - медленным сгоранием в цилиндре, вследствие неправильного распыления, неподходящим типом сопел форсунок, или “смещения” струй топлива; - “выбросом газов” через продувочные окна из-за неправильно отрегулированной выпускной шайбы или большого сопротивления в системе выпускных газов (противодавление). Для сохранения сопротивления на выпуске низким не следует допускать большого скопления отложений на защитных решетках, сопловых аппаратах и турбинных лопатках, а противодавление за ТН не должно превышать 350 мм вод.ст. 2. Предупреждения о пожаре О пожаре в ресивере продувочного воздуха свидетельствует: - повышение температуры выпускных газов в соответствующем цилиндре; - возможный помпаж ТН; - выход дыма из воздушного фильтра ТН в случае помпажа; - заметный нагрев ресивера продувочного воздуха. В случае сильного пожара возможно повышение дымности выпускных газов и снижение оборотов двигателя. Сильный прорыв газов может вызвать дымность, появление искр и даже пламени, которые могут вырваться, если открыть сливной кран соответствующей секции ресивера, поэтому остерегайтесь выбросов. Контрольные приборы в продувочных полостях, в пространстве продувочного воздуха дают сигнал (АПС) и снижают частоту вращения двигателя (slow down) при ненормальном увеличении температуры. Для ЭУ с ВРШ и валогенератором должен предусматриваться автоматический пуск вспомогательного дизель-генератора и подключение его к сети до отключения валогенератора и снижения частоты вращения главного дизеля (ГД). 3. Меры предосторожности В связи с вероятностью взрыва в картере не стойте вблизи предохранительных клапанов на картере, т.к. неожиданно может вырваться пламя. 1) Снизьте обороты до “малых”, если это не осуществлено автоматически, и запросите мостик о разрешении остановить двигатель. 2) Когда получена команда СТОП, остановите двигатель и отключите вспомогательные воздуходувки. 3) Прекратите подачу топлива. 4) Прекратите подачу смазочного масла. 5) Включите устройство для тушения пожара в ресивере продувочного воздуха. Не открывайте ресивер продувочного воздуха или картер, пока температура на участке пожара не опустится ниже 100 °С. Во время открытия остерегайтесь новых выбросов пламени. 6) Удалите сухие отложения и шлам из ресивера наддувочного воздуха и подпоршневых полостей. 7) Очистите соответствующие поршневые штоки и цилиндровые втулки, проверьте состояние их поверхностей, центровку и наличие повреждений. Если они в рабочем состоянии, смажьте их маслом. Повторите проверку, проворачивая двигатель, с подачей охлаждающего масла и воды, обращая внимание на головки и юбки поршней. Проверьте сальники штока и днище подпоршневой полости (диафрагму) на отсутствие трещин. Если нагрев стенок подпоршневой полости был значительным, при первой возможности следует подтянуть анкерные связи. Перед подтягиванием должна быть восстановлена нормальная температура всех деталей. 2.2 Конструкция и эксплуатация главных и вспомогательных механизмов и связанных с ними систем управления 2.2.1 Конструкция рассматриваемого элемента СЭУ Поперечный разрез двигателя MAN B&W 6S60MC представлен ниже на рис.2.1. Фундаментная рама – стальная, сварная и состоит из продольных балок с приваренными к ним стальными поперечными балками с литыми стальными постелями рамовых подшипников. Станина, образующая картер, стальная цельносварная.  Рис.2.1 Поперечный разрез двигателся MAN B&W 6S60MC Блоки, представляющие собой рубашки цилиндров, отливаются из чугуна и соединяются в единую жесткую конструкцию болтами. Все элементы остова связаны анкерными связями, освобождающими их от напряжений растяжения, возникающих от давления газов. Втулки цилиндров имеют массивный фланец, охлаждаемый с помощью сверлений, по которым циркулирует вода. Крышка цилиндра - массивная, стальная, снабжена сверлениями для прохода охлаждающей воды. В крышку устанавливается выхлопной клапан, две форсунки, пусковой и предохранительный клапаны и индикаторный кран. Массивная крышка цилиндра опущена вниз и воспринимает большую часть тепловых нагрузок, тем самым, разгружая от них втулку. Выхлопной клапан. Открытие клапана осуществляется посредством гидропривода, закрытие - пневматической пружиной. Вращение клапана обеспечивается импеллером установленным на штоке клапана. Устранению ударов при посадке клапана на седло служит масляный демпфер. Клапан изготовлен из нимоника, интенсивно охлаждаемое седло устанавливается в крышку цилиндра. Образующаяся полость охлаждения уплотняется силиконовым кольцом. Рабочая поверхность седла имеет селлитовую наплавку, которая хорошо противостоит высокотемпературной коррозии. Коленчатый вал полусоставного типа, с прессовой посадкой рамовых шеек в щеки вала. В кормовой части вала имеется упорный гребень, на наружном диаметре которого располагается звездочка цепного привода распределительного вала. Шатун. Шатун сделан относительно коротким, нижняя половина крейцкопфного подшипника, несущая основную нагрузку, сделана более широкой, чем верхняя, нагружаемая только силами инерции. Мотылевые подшипники тонкостенные, залиты белым металлом. Шток поршня шлифован и термически обработан для придания ему большей твердости и износостойкости. Сальник штока предназначен для уплотнения, как со стороны картера, так и со стороны поршневой полости (исключить попадание отработанного цилиндрового масла в картер). Распределительный вал приводит в действие топливные насосы высокого давления (далее ТНВД) и приводы выхлопных клапанов. Кулачки посажены на вал на горячей посадке, но могут быть индивидуально подрегулированы с помощью придуманного фирмой МАN метода с использованием масла высокого давления. Привод вала цепной. ТНВД золотникового типа с регулированием по концу подачи, но в конструкции насоса предусмотрена возможность изменения угла опережения путем перемещения втулки плунжера вверх или вниз (при опускании втулки, движущийся вверх плунжер раньше перекроет впускное отверстие во втулке, раньше начнется сжатие топлива и подача его в цилиндр). Реверсирование топливоподачи осуществляется путем углового смещения ролика привода ТНВД в одно из фиксированных положений - вперед или назад. Перемещение достигается изменением положением поршня пневматического сервопривода. Турбокомпрессор. Газовая турбина осевого типа с одноступенчатым центробежным компрессором. 2.2.2. Расчет рабочего процесса СДВС Выполнение подраздела по расчету 2-х тактного дизеля MAN 6S60MC имеет целью оптимизировать параметры работы ГД с помощью программы, разработанной преподавателями кафедры ЭМСС. Оптимизационной функцией в программе задан удельный расход топлива при минимальной значении которого, обеспечивается эксплуатационная эффективная мощность Ne = 11200 кВт. Исходные данные, вводимые в диалоговом режиме в программу расчета, собраны в таблице Г.1 (приложение Г). В результате расчета в компьютерной программе «Расчет дизеля» удалось рассчитать оптимальный вариант по минимальному расходу топлива. Развернутая таблица результатов расчета для выбранного варианта представлена в таблице Г.2 (приложение Г). На рисунке Г.1 (приложение Г) изображена индикаторная диаграмма, построенная программой для выбранного расчетного варианта работы дизеля. 2.2.3 Расчет динамики и прочности элемента СЭУ 2.2.3.1 Динамический расчет ДВС Последующим этапом в расчете исследуемого главного двигателя предусмотрено определение сил, воздействующих на кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Этот этап, как и предыдущий, выполняется с использованием ЭВМ. Посчитанные данные отображаются в таблице Д.1(Приложение Д). Также определяются силы, направленные на кривошипно-шатунный механизм, такие как, движущая, радиальная, касательная и нормальная. Результаты отображаются на следующих диаграммах: развернутая индикаторная диаграмма, диаграмма сил на кривошипах, диаграмма касательных сил на одном кривошипе и суммарных касательных сил. Результаты работы расчетной программы вынесены в таблицу Д.1…Д.3 (приложение Д) и представлены на рисунках Д.1…Д.3 (приложение Д). Дополнительно просчитываются несколько сил, оказывающих действие на коренную шейку коленчатого вала. Это силы, значение которых вводится при выполнении расчета на прочность коленчатого вала дизеля. К ним относятся силы радиальные, касательные, срезывающие. 2.2.3.2 Расчет коленчатого вала на прочность Расчет коленчатого вала выполнен в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов Регистра России. Расчет производился с помощью ЭВМ и его результаты приведены в приложении Е. 2.2.4 Рабочие жидкости СЭУ и технология их подготовки и использования Топливо Физико-химические показатели топлива Учитывая требования инструкции по эксплуатации дизеля, рекомендуется в качестве основного топлива назначить остаточное топливо марки RMG380 по ISO 8217:2010. Для особых режимов работы дизеля, пуска, остановки назначается дистиллятное топливо марки DMA или DMZ (таблица 2.1). Топливо марки DMA обозначается согласно классификации BP Shell Marine Fuel Specifications как MGO (marine gas oil), а марка RMG380 соответствует по вязкости обозначению IFO 380 (intermediatefueloil). Отличие марки DMZ от DMA заключается в увеличенном нижнем пределе вязкости, что обеспечивает смазывающие свойства ТНВД при работе на малосернистом LSMGO топливе в зонах особого контроля, где доля серы не превышает 0,1 % по массе. Таблица 2.1 – Требования к топливам двигателя MAN 6S60MC
Присадки к топливу Ввод присадок в топливо можно отнести к химической обработке топлива. Топливные присадки, добавляемые на судне, для повышение основных свойств топлива делятся на три группы: 1 – диспергирующе-стабилизирующие, позволяющие повысить длительность хранения топлива; 2 – присадки, уменьшающие воздействие низкотемпературной (сернистой) и высокотемпературной (ванадиевой) коррозии; 3 – многофункциональные присадки, обладающие возможностью комплексного воздействий на свойства топлива, в том числе и выше перечисленные. Широкое распространение на судах получили присадки, предлагаемые компанией Drew Marine (Приложение Ж). Определение температуры, обеспечивающей нормальную перекачку и сжигание топлива Выбранные для пуска, остановки, смены режима двигателя дистиллятные топлива DMA и DMZ не нуждаются в дополнительном подогрева при хранении, перекачке и сжигании, так как обеспечивается и без подогрева необходимая вязкость при перекачке насосами и распыле форсункой. Остаточные топлива и в том числе RMG380 необходимо подогревать на всех участках топливной системы. При хранении в цистернах запаса топлива температура подогрева выбирается исходя из возможности транспортировки топлива насосами объемного типа. Чаще всего используются шестеренные или винтовые насосы, для которых рекомендуемый диапазон вязкости перекачиваемого нефтепродукта по вязкостно-температурной номограмме определяется по полосе «Usual pumping viscosity» (рисунок 2.2).  Рисунок 2.2 - вязкостно-температурная номограмма Так, по рисунку 2.2 для топлива марки RMG380 минимальная температура подогрева в танках запаса находится в диапазоне 35 – 37 °С. Для топлива IFO700 температура подогрева несколько выше – от 45 до 48 °С. Температура подогрева в отстойном и расходном танке определяется с учетом температуры вспышки топлива в закрытом тигле, и должна быть ниже на 10 – 15 градусов. Причем, при выборе топлива для главных двигателей температура вспышки должна быть не ниже 60°С по ГОСТ 32510-2013 – «Топлива судовые. Технические условия». Температура подогрева перед двигателем выбирается исходя из условия нормального распыла форсункой, которая выбирается с учетом вязкости перед ТНВД в пределах 9 – 15 сСт. Более точное значение вязкости, а соответственно и температура подогрева выбирается исходя из инструкции эксплуатации дизельного двигателя и вязкостно-температурной номограмме (рисунок 2.2). Согласно этим номограммам температура подогрева находится в пределах от 125 до 135 °С. Температура подогрева топлива, обеспечивающая требуемую вязкость перед ТНВД не должна быть выше 150 °С, что исключает выпадение в осадок и образование на стенках подогревателей асфальто-смолистых отложений. Также контролируется и давление топлива перед ТНВД. Величина создаваемого давления должна исключать возможность вскипания при разряжении на всасывании в насос. Определение температуры подогрева перед сепаратором и производительности сепаратора Основным параметром, определяющим температуру подогрева топлива перед сепаратором, является вязкость топлива. В инструкции на сепаратор приводятся данные относительно выбора температуры подогрева топлива и масла. Работа сепаратора возможна в двух режимах: пурификации, когда от нефтепродукта отделяется вода и механические примеси; кларификации с отделение только твердых составляющих. Максимальная температура подогрева выбирается из условия отсутствия вскипания воды и поддерживается на уровне 95-98°С для остаточных топлив IFO 180 и большей вязкости. Дистиллятные топлива также подогреваются, но до температуры 30-35 °С. Вторым, немаловажным фактором является выбор производительности сепаратора. Если дистиллятные марки топлив сепарируются на номинальной – 100 % производительности, то для остаточных топлив выбор производительности осуществляется с учетом кинематической вязкости топлива: так для IFO 380 с вязкостью 380 сСт при 50 °С пропускная способность 26% от номинального значения; для IFO 700 только 16 – 18%. Следует учесть, что на качество сепарирования оказывает влияние не только вязкостно-температурные характеристики топлива, но и содержание воды в топливе, а также другие факторы, например содержание алюмосиликатов. Поэтому, рекомендуется переход на параллельную работу в режиме пурификации с выбранной производительностью. Предпочтительна установка третьего сепаратора, настроенного на режим кларификации, и установленного за двумя параллельными. Такая схема дает эффективность очистки порядка 80 – 90% в сравнении с базовой – 70 процентной. Выбор масел Моторные масла Для обеспечения надежной и безаварийной эксплуатации дизельного двигателя заводом-изготовителем в инструкции рекомендуется назначение моторного масла исходя из условий работы, марки топлива и содержания в нем серы. Так, для двигателя MAN 6S60MC, работающего на дистиллятном топливе, вязкость моторного масла подбирается согласно класса SAE-30. Это моторное масло имеет вязкость при 100 ºС в границах от 9,3 – 12,5 мм²/c. Исходя из этого в качестве моторного масла выбираем марку Mobil – Mobilgard 300, а для возможной замены – Shell – Melina30/30S. Таблица 2.2 – Требования, предъявляемые к маслу ГД
Продолжение таблицы 2.2
Цилиндровое масло Выбор масла напрямую зависит от его свойств, а также от содержания серы в топливе. Одна из функций моторного масла является нейтрализация кислот для снижения коррозии в цилиндрах. Правила по эксплуатации дизеля указывают, что чем больше содержится серы в топливе, тем больше должен быть такой показатель, как общее щелочное число (ОЩЧ). Поэтому выберем высокощелочное цилиндровое минеральное масло класса SAE50 марки Mobilgard 570 для нового поколения крейцкопфных дизельных двигателей. Основные физико-химические показатели масла приводятся в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Физико-химические показатели цилиндрового масла
Охлаждающая вода Требования, предъявляемые к охлаждающей воде С целью снижения повреждений дизельного двигателя и безотказной его работы в эксплуатационный срок, к охлаждающей жидкости системы охлаждения предъявляются определенные инструкцией по эксплуатации двигателя требования. К ним относятся: применение систем деаэрации; своевременный ввод присадок и контроль за их дозировкой; установление плана проверок охлаждающей жидкости; своевременная промывка системы с заменой охлаждающей жидкости. Своевременное выполнение указанных требований исключает повреждения двигателя и способствует значительному снижению всех видов коррозии, накипеобразованию на втулках и крышках цилиндров и улучшению теплообмена. При работе системы охлаждения следует полностью исключить попадание забортной воды. Основные свойства охлаждающей жидкости должны отвечать требованиям, перечисленным в таблице 2.4. Таблица 2.4 – Основные показатели воды
Присадки и водный режим ГД Для улучшения свойств воды и обеспечения надежной и длительной безаварийной работы дизеля в контур охлаждения вводят присадки специального назначения, такие как ингибиторы коррозии. Учитывая их свойства, назначаются различные режимы водоподготовки. В основном на базе нитратов: -натриевый, -боратный, силикатно-натриевый, а также молибдатно-натриевый. Основные виды присадок разных компаний и их дозировка указаны в таблице 2.5, а показатели качества воды в таблице 2.6. Таблица 2.5 – Рекомендуемые присадки
Рассмотрим условия ввода присадки компании Chemicals Oslo Rocor NB Liquid. Эта присадка является эффективным ингибитором коррозии для всех металлов в системе охлаждающей воды. Для получения максимального эффекта перед применением присадки система проверяется на присутствие отложений и коррозии. При их присутствии предварительно проводится химическая очистка. При этом из системы удаляются цинковые и алюминиевые аноды, что исключает образование нежелательных отложений в системе охлаждения. Первоначальная дозировка присадки выбирается с концентрацией 1:100 (10 литров на тонну воды). Основные показатели качества питательной и котловой воды Таблица 2.6 – Основные показатели качества питательной и котловой воды
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||