Судовые энергетические установки
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
Энергетические установки с реверсредукторной передачей на гребной винт от нереверсивного двигателя. Этот вид установок используется на малотоннажных промысловых судах: средних и малых сейнерах, малых траулерах и приемотранспортных судах с мощностью главного двигателя 80—200 л. с. Схема машинного отделения с такой энергетической установкой среднего черноморского сейнера изображена на рисунке 2.14. Рисунок 2.14 - План машинного отделения морского промыслового судна Главный двигатель 10 вращает гребной винт 1. Передача мощности от двигателя к винту осуществляется валопроводом. Он состоит из отдельных 69 валов: промежуточного 24 и дейдвудного или гребного 26, соединенных между собой фланцами 3. Промежуточный вал расположен в опорных подшипниках 4, а дейдвудный вал — в дейдвудных подшипниках 2, которые установлены в дейдвудной трубе 25. На конце дейдвудного вала закреплен гребной винт 1. Коленчатый вал двигателя соединен с валопроводом через реверсредуктор 22, при помощи которого изменяется направление вращения валопровода и гребного винта. В корпусе реверсредуктора расположен упорный подшипник. Он воспринимает давление, создаваемое гребным винтом. Для обеспечения энергией судовых вспомогательных и промысловых механизмов — насосов, лебедок, сетеподъемных маш и н — в машинном отделении у правого борта размещен вспомогательный двигатель 14, который приводит в действие электрогенератор. С левого борта установлен пожарный насос 9 с приводом от электродвигателя. В носовой части расположен осушительный насос 12, откачивающий воду из трюма и приводимый в действие непосредственно от главного двигателя. Запускается главный двигатель электростартером. Для питания электростартера и для освещения помещений предусмотрены аккумуляторы, расположенные в шкафу 21 по правому борту. В случае выхода из строя электростартера главный двигатель может быть пущен в ход сжатым воздухом, который хранится в баллонах 20. Сжатый воздух используется и для других нужд. Запас его может быть пополнен компрессором 19. У кормовой переборки находятся распределительный щит 23 судового электрохозяйства, котел водяного отопления 6 и угольный бункер 5. По бортам размещены цистерны: основного запаса топлива 7 и 18, масляная 16 и расходная топливная 17. У носовой переборки установлен расходный масляный бак 11. Рядом с ци- стернами размещены ручные насосы: 8 — для воды, 13 — для масла, 15 — для топлива. Энергетические установки с непосредственной передачей на винт от реверсивного двигателя. Эти установки получили наибольшее распространение на промысловых судах. Они используются на средних и больших траулерах, больших сейнерах, транспортных рефрижераторах, плавбазах. В таких энергетических установках коленчатый вал главного двигателя жестко соединен через систему валов с гребным валом. Гребной винт в этом случае имеет ту же частоту вращения, что и вал главного двигателя. 70 Рисунок 2.15 - Схемы дизельных установок: а — с непосредственной передачей на винт; б — с редукторной передачей; в — с электрической передачей. Схема непосредственной передачи от реверсивного двигателя показана на рисунке 2.15, а. С маховиком 8 двигателя 9 непосредственно соединен короткий упорный вал 6, снабженный откованным заодно с ним упорным гребнем. Упорный вал лежит в упорном подшипнике 7, воспринимающем осевое усилие гребного винта. Корпус упорного подшипника неподвижно и прочно прикреплен к набору судна. Упорный вал при помощи фланцев соединяется с промежуточным валом, состоящим из одной или нескольких частей 4, лежащих в опорных подшипниках 5. Промежуточный вал соединен с гребным валом 3, который вращается в дейдвудпой трубе 2. На конце гребного вала укреплен гребной винт 1. Установка такого типа применена на БМРТ типа «Маяковский». Известно, что к. п. д. гребного винта на номинальном режиме в значительной степени зависит от частоты вращения: с увеличением частоты вращения к. п. д. уменьшается. Поэтому в установках большой и средней мощности с непосредственной передачей мощности на гребной винт применяются главные двигатели с частотой вращения от 110 до 360 об/мин. С точки зрения к. п. д. непосредственная передача наиболее выгодна, поскольку потери в ней при передаче мощности максимальны. Достоинством непосредственной передачи является также ее высокая надежность. Мощность 71 главных двигателей флота рыбной промышленности в установках с такой передачей находится в пределах от 300 до 10 000 л. с. Энергетическая установка с дизель-редукторной передачей. Эта установка имеет в своем составе, как правило, два главных двигателя, от которых мощность передается на один винт через редуктор. Передаточное отношение редукторов 1 : 2 ; 1 : 4 позволяет использовать двигатели с повышенной частотой вращения. Редукторы в таких установках только снижают частоту вращения коленчатого вала; задний ход обеспечивается путем реверсирования двигателя или с помощью ВРШ. Схема дизель-редукторной передачи приведена на рисунке 2.15 б. Коленчатые валы двух главных двигателей 5 через две муфты 4 соединены с первичными валами редуктора. Редуктор представляет собой одноступенчатую зубчатую передачу. Шестерни 3 и 6 вращают большое зубчатое колесо, соединенное с валопроводом 2 и гребным винтом 1. В редуктор вмонтирован упорный подшипник валопровода. Благодаря наличию редукторной передачи частота вращения гребного вала может быть снижена до величины, обес- печивающей высокий к. п. д. гребного винта. В качестве муфт применяются индукционные или гидравлические муфты, допускающие скольжение, что обеспечивает быстрое отключение валопровода от коленчатых валов, отключение одного из двигателей при неисправностях, а также предохраняет шестерни редуктора от резких ударов при включении передачи. Дизель-редукторная передача применена в установке с двумя главными двигателями 8ДР 43/61 по 2000 л. с. на рыбоконсервном заводе «Андрей Захаров». Аналогичные по типу установки использованы на РТМ «Тропик» и «Атлантик». Они состоят из двух главных двигателей (у РТМ «Тропик» — по 670 л. с., у РТМ «Атлантик» — по 1160 л. с.), соединенных с редуктором при помощи индукционных муфт. Особенностью установок является применение в их составе обратимых электрических валомашин (на рисунке 2.15,б изображена штриховой линией), позволяющих либо осуществлять отбор мощности от главных двигателей для питания электроэнергией судовых потребителей, либо использовать мощность судовой электростанции для движения судна. Валомашины приводятся от ведо- мой шестерни редуктора через передачу, повышающую частоту вращения. Такие установки позволяют при выполнении промысловых операций (спуск, подъем орудий лова) использовать резерв мощности главных двигателей для питания электроэнергией промысловых механизмов через валогенератор. В период переходов валомашина может быть использована как валомотор для увеличения скорости хода судна. Энергетические установки с дизель-электрической передачей. Такие установки получили применение главным образом на судах, имеющих мощное рыбообрабатывающее оборудование на борту (производственные рефрижераторы, консервные траулеры), где требуется 72 гибкое перераспределение энергии, вырабатываемой энергетической установкой: на переходах — максимальное использование вырабатываемой энергии для нужд движения судна, а на промысле — обеспечение работы промысловых и рыбообрабатывающих механизмов. Такую возможность обеспечивает энергетическая установка с электрической передачей. Электрическая передача показана на рисунке 2.15, в. В машинных отделениях - судов с дизель-электрической передачей устанавливаются агрегаты, состоящие из дизелей 5 и приводимых ими в движение генераторов 4 электрического тока. Гребной винт 1 в этой передаче приводится в действие электродвигателем 2, который получает энергию через распределительный щит 3. Механическая работа главных двигателей 4 в такой передаче превращается в электрическую энергию, которая затем преобразуется в механическую работу в гребном электродвигателе 2 для привода гребного винта. Такое двойное превращение энергии, естественно, уменьшает к. п. д. передачи. Электрическая передача получила распространение на ряде производственных рефрижераторов и консервных траулеров благодаря следующим достоинствам: - возможности применения нереверсивных быстроходных дизелей с хорошими массогабаритными характеристиками; - возможности маневрирования числом работающих дизель- генераторов, что позволяет использовать их полностью или частично в зависимости от потребностей в энергии; - легкому осуществлению реверса при помощи электрических переключателей или ВРШ, что позволяет управлять гребной установкой с мостика; - возможности размещения энергетической установки независимо от гребных валов (отсутствие промежуточных валов и их туннелей); - возможности использовать главные генераторы для получения тока, питающего вспомогательные механизмы. К недостаткам электрического привода относятся: невысокий к. и. д., сложность оборудования и необходимость увеличения численности обслуживающего персонала (кроме механиков необходимы еще электромеханики); высокая первоначальная стоимость. Установка, изображенная на принципиальной схеме рисунке 2.15 в, является установкой с единой электроэнергетической системой. Дизель- генераторы в этом случае не делятся на главные и вспомогательные. Вырабатываемая ими энергия в зависимости от режима эксплуатации судна распределяется через распределительный щит между гребной электрической установкой и другими потребителями. По такой схеме работают энергетические установки траулеров типа «Север», промыслово-производственных рефрижераторов типа «Алтай» и консервных рыболовных траулеров типа «На- талья Ковшова». Существуют дизель-электрические суда, которые имеют главные и вспомогательные дизель-генераторы, т. е. гребная электрическая установка и 73 судовая вспомогательная электростанция в этом случае автономны. По такому принципу работают установки китобойных судов типа «Мирный». В зависимости от рода тока энергетические установки с дизель- электрической передачей могут быть постоянного тока (промысловый рефрижератор типа «Дружба») и переменного тока (промысловые рефрижераторы типов «Алтай», «Зеленодольск»). У китобойцев типа «Мирный» дизель-генераторы гребной установки дают постоянный ток, а электростанции — переменный. Более широкое использование переменного тока в современных дизель-электрических установках объясняется компактностью, простотой конструкции и обслуживания генераторов электродвигателей и другого оборудования переменного тока по сравнению с оборудованием постоянного тока. Энергетические установки с винтами регулируемого шага. На всех современных средне- и крупнотоннажных промысловых судах в качестве движителей установлены винты регулируемого шага (ВРШ). Это обусловлено рядом преимуществ ВРШ перед винтами фиксированного шага (ВФШ). Основные из этих преимуществ: - возможность работы главного двигателя на номинальном режиме независимо от условий и режима работы судна (плавание в неблагоприятных условиях, при повышенном или пониженном сопротивлении движению, буксировка орудий лова и т. д.) за счет выбора соответствующего шага винта; - значительное повышение маневренных качеств судна, повышение надежности маневра благодаря исключению реверсов главных двигателей и маневрированию только шагом винта без изменения частоты его вращения; - возможность обеспечения сколь угодно малой скорости хода судна, в том числе режима «Стоп» при вращающемся гребном винте. При работе на гребной винт нагрузка на двигатель обусловливается сопротивлением, которое встречает движение судна. Мощность, потребляемая гребным винтом, будет зависеть от заданной скорости хода судна, осадки, степени обрастания подводной части корпуса, направления и силы ветра, сопротивления орудий лова и других факторов. Зависимость эффективной мощности от частоты вращения двигателя, работающего на гребной винт, выражается кривой, называемой в и н т о в о й х а р а к т е р и с т и к о й . При проектировании винтов фиксированного шага их геометрические характеристики рассчитываются, как правило, таким образом, чтобы гребной винт при номинальной частоте вращения на свободном ходу в нормальных условиях плавания и при полной загрузке судна потреблял от главного двигателя мощность, равную номинальной. Такой движитель будет соответствовать корпусу судна и главному двигателю только на одном 74 номинальном режиме работы судна (точка А винтовой характеристики 3 на рисунке 2.16). Рисунок 2.16 - Характеристики двигателя: 1, 3— винтовая и внешняя; 2, 4 — винтовые характеристики, соответствующие «тяжелому» и «легкому» гребным винтам При буксировке трала, при движении против ветра или обрастании корпуса сопротивление движению судна и мощность, потребляемая гребным винтом при одинаковых с расчетными частотах вращения, возрастают. В этих условиях винт становится, как принято говорить, гидродинамически тяжелым. Винтовая характеристика 2 проходит для этого случая выше расчетной. Поскольку двигатель внутреннего сгорания имеет верхнюю ограничительную характеристику (кривая 1 на рисунке 58), лимитирующую максимальную нагрузку из условий механической и тепловой напряженности, то область допустимой работы установки по винтовой характеристике 2 ограничена точкой В. При увеличении частоты вращения винта по этой характеристике до номинальной (точка С) двигатель окажется перегруженным на величину мощности Д N n -При плавании в балласте или по ветру гребной винт будет потреблять при номинальной частоте вращения мощность, меньшую, чем номинальная мощность главного двигателя (точка D). В этих условиях винт окажется гидродинамически легким и винтовая характеристика 4 расположится ниже расчетной. Таким образом, винт фиксированного шага не позволяет эффективно использовать энергетические возможности главного двигателя во всех условиях плавания судна. Это создает предпосылки к использованию винта регулируемого шага. При всяком изменении условий плавания такой движитель может быть 75 приведен в соответствие с корпусом и главным двигателем путем выбора соответствующего шага. Винты регулируемого шага являются сложным устройством, состоящим из двух основных элементов —винта с поворотными лопастями (ВПЛ) и механизма изменения шага (МИШ). На рисунке 2.17 показана общая схема устройства ВРШ с гидравлическим МИШ, расположенным на валопроводе. Рисунок 2.17 - Общая схема устройства ВРШ. Внутри ступицы винта 13 имеется полость, закрываемая обтекателем 12. В этой полости на конце штанги 10 закреплен ползун 11 с четырьмя вы- фрезерованными пазами (для четырех лопастей). В пазах установлены пальцы, эксцентрично закрепленные в дисках лопастей. Штанга 10 проходит внутри полого гребного вала. На штанге закреплен поршень <§, находящийся в гидроцилиндре 9. Полости гидроцилиндра (справа и слева от поршня) через сверления в штанге сообщаются с гидросистемой. Гидравлическая система состоит из расходного бака 4 У масляного насоса 5 и трубопроводов. Для изменения шага винта рукояткой поста управления 1 включается исполнительный электродвигатель 5, который через червячную и рычажную передачи перемещает золотник 3 из среднего положения, благодаря чему масло насосом 5 будет нагнетаться в одну из полостей гидроцилиндра 9 и выпускаться из другой в бак 4. Под действием разности давлений масла на поршень штанга вместе с ползуном 11 начнет перемещаться вдоль оси вала. Ползун, воздействуя через пальцы, будет разворачивать лопасти винта. Перемещение штанги с 76 помощью зубчатой рейки 2 и дифференциального механизма 7 поставит золотник в среднее положение; поворот лопастей прекратится. Подача масла в ступицу винта осуществляется из напорной цистерны 15 через маслобуксу 14. Судоводительский состав при управлении установкой с ВРШ с мостика должен особое внимание уделять выбору оптимальных, наиболее экономичных режимов работы установки. Следует иметь в виду, что при недостаточно умелой эксплуатации установок с ВРШ возможны значительные перегрузки главного двигателя. Некоторые установки с ВРШ имеют автоматические системы защиты главного двигателя от перегрузки, снижающие нагрузку на дизель путем уменьшения шага винта. На отдельных судах имеются системы сигнализации о перегрузке двигателя с сигналами на пульте управления. Эти системы должны быть включены и содержаться в исправности. При управлении установкой с ВРШ с мостика должны быть использованы все возможные методы контроля нагрузки на главный двигатель. Системы аварийно-предупредительной сигнализации и дистанционное управление в судовых энергетических установках. Для улучшения технической эксплуатации судовых энергетических установок, для повышения надежности их работы и исключения аварийности на современных судах предусматривают автоматическую аварийно-предупредительную сигнализацию. Она представ- ляет собой комплекс измерительных и сигнализирующих элементов и служит для извещения вахтенного персонала об отклонении параметров работы двигателя, вспомогательных механизмов и обслуживающих их систем от нормальных. Известно, что для нормальной работы дизеля необходимо правильное функционирование систем охлаждения, смазки и подачи топлива. Так как правильная работа указанных систем определяется давлениями, температурами и уровнями, то по этим параметрам и выполняется аварийно-предупредительная сигнализация. Сигнализация о снижении давления предусматривается в системах циркуляционного масла, охлаждающей воды, в топливоподкачивающей системе; о повышении температуры — в системах охлаждения, смазки, в главных и вспомогательных двигателях. Сигнализация об уровне жидкости применяется в танках циркуляционного масла, в расходных топливных танках, в расширительных цистернах систем охлаждения. В судовых дизельных установках преимущественное распространение получили системы автоматической сигнализации с использованием электрических устройств. Такая система сигнализации состоит из группы первичных и группы вторичных приборов. К 'группе первичных приборов (датчиков) относятся различные реле: температуры, давления, уровня. Составной частью каждого реле является чувствительный элемент, предназначенный для замыкания электрической цепи в случае отклонения контролируемого параметра от установленного значения. Группу вторичных 77 приборов составляют промежуточные устройства (электромагнитные реле, выключатели, переключатели), а также световые и звуковые сигнальные устройства. Чувствительные элементы первичных приборов разнообразны по конструктивному выполнению и принципу действия. Например, чувствительные элементы температуры могут быть сильфонного, дилатометрического типа, в виде термопары; чувствительные элементы давления — сильфонного, манометрического и мембранного типов. Для измерения уровней используются поплавковые датчики. Чувствительными элементами приборов, сигнализирующих о повышении температуры подшипников, служат фотоэлементы, срабатывающие при изменении плотности масляных паров в месте нагрева подшипника. Сигнализация предупреждает обслуживающий персонал об опасных отклонениях в работе установки, но не обеспечивает автоматического исполнения действий, необходимых для предотвращения аварии; эти функции выполняют системы автоматического регулирования защиты. Устройство этих систем принципиально не отличается от устройства системы сигнализации. Различие состоит лишь в конечном действии систем. Конечным действием систем регулирования параметров является их автоматическое поддержание на заданном уровне путем изменения режима работы вспомогательных систем, обеспечивающих изменение этих параметров. Конечным действием систем защиты в большинстве случаев является отключение объекта при угрозе аварии. В некоторых случаях система защиты объединяется с предупредительной сигнализацией через промежуточное реле времени. При достижении параметром предельного значения включаются сигнализация и реле времени. Если через определенный промежуток времени значение параметра не будет восстановлено до нормального, сработает защита, и объект остановится. Для упрощения управления энергетической установкой и повышения маневренности судна используется д и с т а н ц и о н н о е у п р а в л е н и е СЭУ. Системой дистанционного управления (в отличие от местного) называется такая система, при которой органы управления, поддерживающие заданный режим, находятся вне двигателя (на мостике). Все органы дистанционного управления группируются в одном месте, которое называется постом или пультом управления. Системы дистанционного управления судовыми дизелями под- разделяются на неавтоматизированные (ДУ) и автоматизированные (ДАУ). В неавтоматизированной системе (рисунок 2.18, а) дистанционный пост 2 управления может иметь одну, две или несколько рукояток. Все операции по установлению заданного режима выполняет вахтенный штурман в надлежащей последовательности и в установленные промежутки времени. Каждая рукоятка дистанционного поста непосредственно или через сервомотор действует на соответствующий орган управления дизелем 1. При автоматизированной системе (рисунок 2.18, б) в рубке 2 (или на мостике) имеется, как правило, одна рукоятка управления дизелем /, перемещая 78 которую, вахтенный штурман может задавать любой режим работы дизеля (пуск, реверс, изменение частоты вращения, стоп), после чего система управления автоматически воспроизводит в определенное время и в требуемой последовательности все необходимые операции. Большинство траулеров промыслового флота оборудовано винтами регулируемого шага. Управление шагом винта у них также выполняется дистанционным. На рисунке 2.18, в дана схема системы дистанционного управления дизельной установкой с винтом регулируемого шага БМРТ «Маяковский». С дистанционного поста 5 управляют только шагом винта 1. Дизелем 3 управляют с местного поста 4 в соответствии с командами, передаваемыми из рулевой рубки по машинному телеграфу 6. В схеме предусмотрен также пост 2 управления винтом регулируемого шага в машинном отделении. Недостатком этой схемы является невозможность изменять скоростной режим двигателя с дистанционного поста. Поэтому на ряде судов, на которых установлены двигатели с винтом регулируемого шага, управление частотой вращения двигателя также выведено в рубку. Дистанционный пост в этом случае имеет две рукоятки. Для получения высокоэкономичной дизельной установки с винтом регулируемого шага необходимо непрерывно поддерживать строго определенное, наивыгоднейшее соотношение между частотой вращения главного двигателя и шагом гребного винта. Это достигается с помощью программной системы дистанционного управления, изображенной на рисунке 2.18, г. Рисунок 2.18 - Схемы систем дистанционного управления: а —дизелем неавтоматизированная; б — дизелем автоматизированная; в — винтом регулируемого шага; г — программная система управления дизелем и винтом регулируемого шага. 79 Команда с дистанционного однорукояточного поста 5 поступает в программное устройство 6, называемое иногда комбинатором, которое в соответствии с нужной скоростью движения судна автоматически задает наивыгоднейшие значения шага винта 1 через пост управления 2 и частоту вращения дизеля 3 через пост управления 4. При системе совместного управления двигателем и ВРШ достигается наименьший расход топлива на различных режимах и предотвращается перегрузка двигателя (при неизменных условиях плавания). На случай выхода из строя программного устройства или для установления режима, отличающегося от программного (например, при работе с тралом), предусмотрено раздельное управление шагом винта и частотой вращения двигателя. По такой схеме выполнены системы дистанционного управления дизельными установками БМРТ типа «Лесков», ППР типов «Грумант» и «Рембрандт». На промысловых судах с редукторной передачей и отбором мощности на валогенератор переменного тока (РТМ «Атлантик») и дизель-электрическими установками на переменном токе (ППР «Алтай» и БКРТ «Наталья Ковшова») частота вращения двигателей остается всегда постоянной. Режим работы судна изменяется только путем изменения шага винта, управление которым — дис- танционное. В зависимости от используемой энергии системы дистанционного управления делятся па механические, гидравлические, пневматические, электрические и смешанные. 2.2.3 Обслуживание судовых двигателей внутреннего сгорания Подготовка к пуску. Для обеспечения нормальной подготовки главного двигателя и всей дизельной установки к пуску капитан обязан заранее, с учетом времени на подготовку, предусмотренного инструкцией по эксплуатации дизеля, поставить в известность старшего механика о времени, к которому установка должна быть подготовлена. При подготовке двигателя к пуску необходимо выполнить следующее. 1. Произвести наружный осмотр дизеля. Проверить надежность крепления двигателя, трубопроводов, валопровода. Убедиться в отсутствии посторонних предметов на дизеле и валопроводе, а также подтеканий на трубопроводах систем. 2. Произвести осмотр топливной системы. Проверить, достаточно ли топлива в топливных (расходных) цистернах. Спустить отстой из расходных баков и убедиться, что положение кранов и вентилей обеспечивает подачу топлива от расходного бака к двигателю. Если температура в МО превышает температуру застывания топлива не более чем на 15—20° С, топливо в расходных цистернах должно быть подогрето. При использовании тяжелых и высоковязких сортов топлива необходимо предварительно пустить в ход все системы подогрева, 80 сепарации и фильтрации топлива и переключить топливную систему на работу дизеля в период пуска на топливе, не требующем подогрева. 1. Произвести осмотр масляной системы. Проверить, достаточно ли масла в расходном баке, в картере или маслосборнике двигателя. Удалить отстой из масляного бака и убедиться, что положение кранов, вентилей и переключателей фильтров обеспечивает подачу масла из расходного бака к двигателю. Прокачать масляную систему с помощью насоса, имеющего автономный электрический привод, или ручного насоса. Смазать места ручной смазки, подать масло к цилиндрам, провернув лубрикатор вручную. При температуре в МО ниже +15° С масло должно быть прогрето до температуры +45° С. 2. Осмотреть систему охлаждения. Убедиться в том, что наружный и внутренний контуры охлаждения заполнены соответственно забортной и пресной водой. Проверить, открыты ли отливной клапан и кингстон. При температуре в МО ниже +15° С необходимо прогреть дизель до температуры охлаждающей воды в замкнутом контуре ( + 25) —( + 45)°С. 3. Осмотреть систему воздухопуска. Проверить давление сжатого воздуха в пусковых баллонах. В случае необходимости пополнить запас воздуха в баллонах при помощи компрессора. 4. Осмотреть систему управления. Проверить легкость перемещения рукояток управления. Установить рукоятки управления двигателя в нужное положение. 5. Подготовить валоповоротное устройство к проворачиванию и включить его. Провернуть коленчатый вал на два-три оборота при открытых индикаторных кранах, тщательно прослушивая дизель, редуктор, муфты и т. д. Коленчатый вал следует проворачивать, одновременно прокачивая его маслом и охлаждающей водой. При проворачивании следить за открытыми индикаторными кранами, убедиться в отсутствии в рабочих цилиндрах воды, топлива и масла. Убедиться в том, что вода или топливо не поступает в картер дизеля. После проворачивания коленчатого вала включить и надежно застопорить валоповоротное устройство. По окончании всех операций осуществляют пробные пуски двигателя до первых вспышек в цилиндрах. Включение винта или пуск главного двигателя с прямой передачей на винт производится только с разрешения и по сигналу с мостика. В установках, имеющих разобщительные муфты, отключают винт и пускают двигатель на малые обороты холостого хода. В установках с ВРШ пуск двигателя производится при положении лопастей винта, соответствующем нулевому упору. Даже незначительные дефекты, обнаруженные при подготовке двигателя, должны быть устранены, так как они могут послужить причиной серьезной аварии. О завершении подготовки к пуску вахтенный механик докладывает старшему механику и с его разрешения сообщает на мостик о готовности двигателя. Учет расхода топлива и масла. Запас топлив на судне состоит из основного и аварийного, составляющего 20% основного запаса. Проверка наличия топлива на судне и учет его расхода производится третьим механиком судна один раз в сутки. Суточный расход топлива заносится в машинный журнал и 81 ежесуточно проверяется старшим механиком. Ежемесячно старший механик составляет и по прибытии из рейса представляет в механико-судовую службу судовладельца теплотехнический и топливный отчеты, которые служат основными документами для учета выполнения норм и достигнутой экономии топлива. Расход масла на доливку в масляную систему устанавливается в каждом отдельном случае инструкцией завода-строителя или специальными указаниями механико-судовой службы. Учет ежесуточного расхода масла ведет второй механик. Запас масла на судне, как и топливный запас, складывается из основного и аварийного (20% основного). 2.2.4 Техника безопасности при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания Весь персонал, обслуживающий двигатель, должен пройти техминимум и специальный инструктаж по технике безопасности. Машинное отделение должно содержаться в чистоте, быть хорошо освещенным и вентилируемым. Проходы в машинном отделении всегда должны быть свободными. Настил вокруг двигателя и трапы своевременно и тщательно протирают для удаления масла и топлива. При работе в ночное время обеспечивают хорошее освещение помещения, рабочих мест для обслуживающего персонала, а также участков расположения контрольно-измерительных приборов. Машинное отделение должно быть оборудовано средствами пожаротушения в соответствии с противопожарными нормами. В районе двигателя не должно быть воспламеняющихся веществ и материалов. Выпускные коллекторы двигателей должны быть хорошо изо- лированы. Все детали движения механизмов, не требующие непрерывного наблюдения (маховики, муфты, зубчатые передачи и пр.), надежно ограждают укрепленными кожухами или щитками, которые нельзя снимать во время работы механизма. Во избежание взрыва категорически запрещается запускать двигатель сжатым кислородом (кислородные баллоны окрашены в голубой цвет). Нельзя быстро, без задержки открывать вентили на воздушных баллонах и на трубопроводах сжатого воздуха во избежание ударов и разрывов трубопроводов. Запрещается оставлять работающий двигатель без наблюдения. Нельзя чистить и обтирать движущиеся части механизмов во время работы двигателя. Некоторые детали двигателя можно смазывать вручную на ходу лишь с помощью приспособлений, делающих эту работу безопасной. Ощупывать и смазывать движущиеся детали механизмов следует очень внимательно и осторожно, протягивая к ним руку только по ходу детали, а ни в коем случае не 82 навстречу ее движению. Не допускается исправление и ремонт двигателей на ходу, в том числе подтягивание болтов на движущихся деталях. При пуске в ход главного двигателя и вспомогательных механизмов необходимо предупреждать об этом лиц, находящихся вблизи движущихся частей механизмов. Нельзя оставлять ломик (если маховик двигателя проворачивается при помощи ломика) в отверстиях обода маховика во избежание аварий или несчастных случаев при пуске. Работы в картере двигателя могут быть начаты при следующих условиях: клапан пускового воздуха на двигателе должен быть закрыт; давление воздуха в пусковом трубопроводе понижено до атмосферного; подвод топлива к двигателю перекрыт; индикаторные краны на крышках рабочих цилиндров открыты; валоповоротное устройство выключено; на посту управления вывешена табличка с надписью «Не пускать! Ведутся работы». Запрещается пользоваться открытым огнем при осмотре двигателя. 2.2.5 Технико-экономические характеристики СЭУ с ДВС и возможности их повышения Дизельные установки имеют наибольшую экономичность по сравнению с ПТУ и ГТУ. Это достигнуто, как правило, их совершенствованием и часто за счет усложнения тепловой схемы и конструкции. Прежде всего, за счет введения глубокой утилизации теплоты выхлопных газов, охлаждающей воды, надувочного воздуха и смазочного масла. ДВС имеют наиболее высокий КПД, который в лучших образцах достигает 50…54% в малооборотных и 48…52% в среднеоборотных дизелях. Но в них теряется значительное количество теплоты. Например, с выхлопными газами теряется от 28 до 40% теплоты, с охлаждающей пресной водой – от 10 до 14%, отбираемая от надувочного воздуха – от 7 до 10%, со смазочным маслом в узлах трения – от 4 до 7%, рассеивается в окружающую среду от 1,5 до 2% теплоты, полученной от сжигаемого топлива в цилиндрах двигателя. Анализ тепловых балансов дизельных установок транспортных судов свидетельствует, что 80…85 % топлива затрачивается на получение механической энергии для движения судна, 8…12% - на производство электроэнергии, а остальные на выработку тепловой энергии во вспомогательных котельных установках. Ясно, что получение электрической и тепловой энергии не за счет сжигания топлива, а за счет утилизации теплоты рабочих сред установки является существенным резервом для повышения экономичности установки. Следует иметь в виду, что утилизация тепловых потерь ограничивается температурами утилизируемых сред. Так, температура масла на выходе из двигателя не должна превышать 70…80С, а охлаждающей воды – 75…90С. Эти ограничения определяют возможные зоны утилизации тепловых потерь с маслом и водой. 83 Современные ДВС имеют высокое давление наддува (до 0,35…0,40 мПа), что повышает температуру воздуха за компрессором до 150…180С. Потенциал теплоты надувочного воздуха можно использовать сполна для получения пара низких параметров (0,1…0,2 мПа) и подогрева тяжелого топлива. Наибольший потенциал имеет теплота выхлопных газов (260…350С), что позволяет использовать ее для получения насыщенного или перегретого пара давлением до 1,5 мПа. В тоже время для современных ДВС (особенно малооборотных, обеспечивающих длительный ход) характерно снижение температуры выпускных газов, что значительно уменьшает возможности получения пара в утилизационном котле. Опыт эксплуатации свидетельствует о высокой экономической эффективности систем утилизации вторичных энергоресурсов, так как генерируемого утилизационным котлом пара достаточно, чтобы при мощности 6…7мВт полностью удовлетворить все общесудовые потребности и исключить работу вспомогательного котла в ходовом режиме. Ресурсы теплоты выхлопных газов, сжатого воздуха, воды и масла называют вторичными потому, что главное предназначение ДВС – получение механической энергии (первичного ресурса). При более высоких мощностях главного двигателя появляется излишек пара, который после перегрева в утилизационном котле используется для привода утилизационного паротурбогенератора электростанции. Это позволяет полностью или частично заменить в ходовом режиме дизельгенератор. Такая утилизация теплоты получила название глубокой. Однако наибольший эффект достигается при использовании комплексной системы утилизации, которая позволяет существенно сократить затраты насыщенного пара на общесудовые нужды и увеличить получение перегретого пара в утилизационном котле. С этой целью применяют трехсекционные охладители надувочного воздуха. Нагретая в первой секции пресная вода до температуры 100…150С идет на подогрев тяжелого топлива в цистернах основного запаса и расходных, а также на обогрев судовых помещений. Вторая секция охладителя надувочного воздуха используется для подогрева питательной воды утилизационного котла, а третья – для охлаждения надувочного воздуха забортной водой. Система охлаждения надувочного воздуха позволяет генерировать на 60…70% больше энергии по сравнению с системой утилизации только теплоты выхлопных газов. Это значительно расширяет диапазон эксплуатационных нагрузок на главный двигатель (практически до 50% от номинальной), при котором возможно полное удовлетворение потребностей в тепловой и электрической энергии на ходовом режиме исключительно за счет внутренних энергоресурсов. При больших мощностях дизелей целесообразна глубокая утилизация теплоты, что позволяет удовлетворить все потребности в теплоте и электроэнергии, а также получать дополнительную механическую энергию и передавать ее на гребной вал. Для этого предусматривается силовая газовая утилизационная турбина, механическая энергия которой передается на гребной вал через 84 специальную передачу. Это позволяет повышать эффективный КПД дизеля на 55%, но существенно усложняет конструкцию установки. Силовая газовая турбина может устанавливаться на всех больших и мощных дизелях фирмы «МАН-Бурмейстер и Вайн», типа МС МСЕ, а также фирмы «Зульцер» типа RTA. Контрольные вопросы: 1. Перечислите состав, изобразите различные схемы главной энергетической установки промысловых и транспортных судов: с прямой передачей, дизель редукторный агрегат с валогенератором и без. 2. Охарактеризуйте особенности поведения дизелей при пусках, реверсах, сбросах и набросах нагрузки. К чему может привести несоблюдение правил управления дизелями на этих режимах? 3. Поясните, какие характеристики называют скоростными и нагрузочными? 4. Изобразите винтовые характеристики дизелей, работающих на винты регулируемого и нерегулируемого шага. В чем их отличие? 5. Объясните, что такое «легкий» и «тяжелый» винты? Какие факторы способствуют утяжелению и облегчению винтовых характеристик? 6. Поясните понятия «тепловая и механическая напряженность дизеля». От чего они зависят? 7. Какие принципы заложены в основу регулирования и управления судовыми дизелями? Литература [3, 4, 6, 8, 9] |