Малооборотные дизели начали интенсивно развивать в середи­не 50-х годов, и в настоящее время они значительно усовершенствованы

Если на судне нет ограничительных характеристик, то желательно старшему механику всегда иметь под рукой табличку или графики винтовых зависимостей, построенных по результатам режимных опытов стендовых испытаний. С этими результатами рекомендуется сравнивать эксплуатационные параметры (по соответствующим режимам работы дизеля) и не превышать их.

С увеличением сопротивления движению судна, при постоянном положении топливной рукоятки, частота вращения дизеля падает, понижается давление продувочного воздуха, уменьшается коэффициент избытка воздуха α, увеличивается продолжительность теплообмена между газами и стенками втулки цилиндра, крышкой и поршнем, что приводит к увеличению теплонапряженности деталей ЦПГ. Температура же выпускных газов при этом или понизится, или останется без изменения.

Чтобы не перегрузить дизель в тепловом отношении, удобно пользоваться значениями отношений рг /рc. С увеличением этого отношения тепловая напряженность деталей ЦПГ возрастает.

Для пользования этим соотношением целесообразно определить его для режимных опытов на стендовых испытаниях. За оптимальную исходную величину отношения рz /Рi рекомендуется брать значения рг и pi на номинальном режиме стендовых испытаний дизеля, а также при работе судна в полном грузу и нормальных гидрометеорологических условиях. В случае возрастания отношения рг/ps относительно исходного, необходимо уменьшать подачу топлива.

В процессе эксплуатации несоответствие винта корпусно-энергетическому комплексу можно определить следующим образом. Строятся совместно характеристики винтовая Ni=f(n) и внешняя ограничительная Nc =f(n) по крутящему номинальному моменту при Мкр.ном =const (рис. 12).

Винтовая характеристика строится по опытным данным испытаний, минимум как по четырем режимам.

Для построения ограничительной характеристики определяется номинальный крутящий момент дизеля М Мкр.ном по номинальной индикаторной мощности Nном. и частоте вращения n ном:

716,2 Nном.

Мкр.ном = ————-—————

n ном.

716,2

Точка Б, полученная от пересечения винтовой и ограничительной характеристик, характеризует максимальную мощность и частоты вращения, которые дизель может развивать с данным гребным винтом и корпусом судна. По ее положению относительно номинальной точки А судят, тяжелый или легкий винт.

Если точка Б располагается влево от точки А, то винт будет тяжелым; дизель работает с предельным средним индикаторным давлением, повышенными температурами отходящих газов, с пониженными частотами вращения и мощностью. Если точка Б располагается справа от точки А, то винт является легким; дизель в этом случае работает с недогрузкой, не развивает номинальной мощности даже при номинальных частотах вращения, так как среднее индикаторное давление будет заниженным против нормального.

Опыт эксплуатации судов в пароходствах показывает, что нередко встречаются гидродинамически тяжелые гребные винты даже на всей серии судов (например, на судах типа «Повенец» с дизелями K6Z57/80).

Для облегчения винта уменьшают его шаг Н (на гребных винтах со съемными лопастями) путем разворота лопастей или диаметр (на цельнолитых), обрезая лопасти. Из многолетнего опыта «облегчения» гребных винтов установлено, что 1 % недобора частот вращения соответствует 1,25% избытка шага. Но обрезают лопасти на величину ³/4H, так обрезается только конец лопасти, а остальные элементы не меняются. Обрезанную часть лопасти необходимо утонить до той величины, какой она была до обрезки.

На каждом первом судне новой серии необходимо проверять. гребной винт на его соответствие корпусно-энергетическому комплексу. И если окажется, что винт тяжелый, необходимо своевременно производить его облегчение, что позволит сократить перерасход топлива, улучшить работу дизеля, предотвратить аварии,, увеличить его мощность и скорость судна.

Так, например, обрезка лопастей гребных винтов судов типа «Выборг» (240 мм на диаметр) способствовала понижению температуры поверхности стенки втулки цилиндра на 80° С, расхода


топлива на 6%, среднего индика­торного давления на 0,6 кгс/см², температуры выхлопных газов на 15°С, частота вращения дизеля при этом возросла.

Своевременное докование судна также улучшает работу главного дизеля, повышает его мощность и скорость судна, снижает расход топлива. Например, по данным Дальневосточного филиала ЦНИИМФа, ежегодные убытки из-за ухудшения состояния корпуса судов, вызванного несоблюдением нормативного периода докования, для каждого судна типа «Выборг» составляют 66350 руб.

Поверхность обработки гребных винтов должна иметь шестой класс чистоты. При прочих равных условиях это дает приращение частоты вращения главного дизеля примерно на 3%.

Грузовые суда последних лет постройки строятся в основном с расположением машинного отделения и надстройки в кормовой части. При таком конструктивном исполнении значительное влияние на работу главного дизеля, его тепло напряженность, а также на скорость судна оказывает его дифферент (рис. 13). Это необходимо знать судовому экипажу и так располагать груз и балласт, чтобы дифферент был наименьшим.

Под регулированием дизелей понимается такой комплекс организационно-технических мероприятий, который обеспечивает длительную его работу на полной эксплуатационной мощности при высокой экономичности, надежности и долговечности.

Регулирование дизеля производится периодически в эксплуатации, а также после ремонта, в процессе которого регулировка может быть нарушена. Регулирование дизеля подразделяется на предварительное (статическое) и окончательное (динамическое).

Предварительное регулирование осуществляется на стоянке на неработающем дизеле по данным завода-дизелестроителя или рекомендациям судовладельца. Оно включает в себя проверку, регулировку и установку величины камеры сжатия и степени сжатия, фаз газораспределения и топливоподачи, цикловой подачи топлива ТНВД и цилиндрового масла лубрикаторами, плотности плунжерных пар и клапанов ТНВД, распыла топлива форсунками, индикаторного привода.

Динамическое регулирование производится на работающем дизеле. После ремонта дизеля динамическое регулирование надо начинать на режиме 50%, затем 75% нагрузки от номинальной мощности при установившихся режимах работы. Дизель на этих режимах регулируют по значениям температур выпускных газов tг , среднему индикаторному давлению по времени pi и максимальному давлению сгорания рz. Причем на режиме 50% нагрузки отклонение между цилиндрами по tr допускается до 50° С. Максимальные отклонения pt и рг задаются заводом-строителем, если их нет, то руководствуются отклонениями этих параметров на соответствующих режимах стендовых испытаний.

После этого производят окончательное регулирование на номинальной или близкой к ней эксплуатационной заданной мощности на основании комплексного анализа параметров работы дизеля рг ,рс ,pk ,Pi , Ni; температур выпускных газов, охлаждающей воды и продувочного воздуха, удельного расхода топлива и цилиндрового .масла, противодавления отходящих газов после турбин, фаз топливоподачи и газораспределения, качества процессов горения, а также выпуска и продувки цилиндров, определяемых по индикаторным диаграммам [20, 31, 39].

Перед индицированием необходимо проверить правильность работы индикаторного привода и индикатора (см. § 2).

Во всех случаях регулирования дизеля руководствуются указаниями завода-строителя (фирменная инструкция по эксплуатации, результаты регулирования на стендовых испытаниях), если их нет, то рекомендациями службы судового хозяйства пароходств, Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и другой литературой.

Неравномерность распределения нагрузки по цилиндрам при регулировании рабочего процесса характеризуется отклонениями параметров каждого цилиндра от средних значений, которые по величине не должны превышать: индикаторное давление pt ± i±2,5%, мощность Ai±2,5%, максимальное давление сгорания рг ±3,5%, давление конца сжатия рс ±2,5%, среднее давление по времени pi ±3%, температура выпускных газов t r ±5%.

Однако в зависимости от типа наддува, особенно импульсного, в некоторых цилиндрах наблюдается завышенная температура по сравнению с соседними цилиндрами, величина ее берется из результатов стендовых или ходовых испытаний.

Быстрый и легкий запуск, хорошее смесеобразование, своевременное воспламенение и нормальное протекание процесса сгора­ния топлива, необходимые значения рг и tr , экономичность дизеля и надежность работы ЦПГ в значительной степени зависят от оптимальных значений давления сжатия рс и степени сжатия ε.

Поэтому при проверке и регулировании работы дизеля в первую очередь проверяется давление сжатия рс (см. табл. 2) и ε. Они в свою очередь зависят от объема камеры сжатия, состояния компрессионных колец, продувочных и выхлопных окон.

Степень сжатия ε показывает, во сколько раз уменьшается объем воздуха при сжатии, и определяется по формуле: Va

ε= ----

где Va—полный объем цилиндра, см³;

Величина камеры сжатия регулируется изменением толщины компрессионных прокладок между нижним вкладышем головного подшипника и верхней пяткой шатуна в дизелях K6Z57/80 или между нижней пяткой шатуна и мотылевым подшипником в дизелях KZ70/120. Разница по толщине парных компрессионных прокладок на одном шатуне не должна превышать 0,02 мм.

Высота камеры сжатия Н определяется путем измерения- размеров К, Hi и Н2 (рис. 14) и подсчитывается по формуле:

Нс = Н1 — Н2 — К..

На рабочий процесс дизеля существенное значение оказывает угол опережения подачи топлива. Различают геометрический (по насосу) и действительный (по форсунке) углы опережения. Действительный угол опережения меньше геометрического на 5—15°.

В процессе эксплуатации обычными судовыми приборами действительный угол опережения невозможно определить. Геометрический угол опережения на стоянке судна определяется с помощью простейшего приспособления—моментоскопа, устанавливаемого на ТНВД на место снимаемого для этой цели нагнетательного топливного трубопровода высокого давления. Угол начала подачи топлива отсчитывается на маховике дизеля, имеющего разбивку от нуля до 360°.

Угол опережения подачи топлива регулируется смещением топливной кулачной шайбы, закрепленной на распределительном валу. Смещение топливной кулачной шайбы в направлении вращения распределительного вала на передний ход увеличивает геометрический угол, при обратном действии — уменьшает.

При увеличении угла опережения от оптимального значения рабочий процесс дизеля характеризуется высокими значениями давления рг , скорости нарастания давления Δpz по углу поворота коленчатого вала и уменьшением tr и pi. Работа дизеля происходит жестко и может сопровождаться стуками.

Уменьшение угла опережения против оптимального приводит к уменьшению значений рг , рс и увеличению tr . Работает дизель в этом случае мягко.

Изменение (регулирование) цикловой подачи топлива ТНВД по цилиндрам на работающем дизеле происходит путем изменения положения топливной рейки.

Важное значение для организации хорошего рабочего процесса и увеличения надежности ЦПГ имеет температура и влажность продувочного воздуха. Чем меньше их значения, тем больший заряд кислорода подается в цилиндры и выше коэффициент избытка воздуха a, а значит, и лучше процесс сгорания, выше значения pi и Ni , меньше удельный расход топлива и температура выхлопных газов. Для этого с помощью холодильников охлаждается продувочный воздух. Однако его переохлаждение приводит к выпадению влаги и образованию, при наличии в топливе серы, серной кислоты. Кислота вызывает повышенную коррозию и износы ЦПГ.

Для ликвидации выпадения влаги и предотвращения отрицательных ее последствий фирмы и заводы-строители предлагают различные графики и номограммы.

Так, например, фирма МАН, для дизелей K8Z70/120E судов

типа «Варнемюнде» предлагает диаграмму, (рис. 15), с помощью которой можно определить температуру точки росы.

Поддержание определенных температурных режимов охлаждающей воды и масла тоже есть процесс регулирования работы двигателя.

Опыт эксплуатации судовых дизелей свидетельствует, что для обеспечения их надежной работы важное значение имеет организация обслуживания систем охлаждения.

В практике эксплуатации дизелей K6Z57/80 есть случаи появления водотечности через уплотнения втулок цилиндров, технологические пробки и образуемые трещины в отверстиях каналов пускового воздуха и форсунок в крышках цилиндров в связи с большим числом пусков на маневрах. Трещины в крышке распространяются по галтели с обеих сторон пускового отверстия и обнаруживаются по появлению воды в цилиндре.

Подобные трещины в районе пускового отверстия образовывались в крышках цилиндров дизелей МАН G6Z52/90 на траулерах типа «Ульяновск» и дизелей G6Z52/70 на спасательных судах « Даль рыбы» в тяжелых условиях промысла при наличии большого количества пусков и режимов переменных нагрузок. Крышки цилиндров этих дизелей конструктивно одинаковы с крышками дизелей K6Z57/80. Фирма МАН для ликвидации этого недостатка внесла изменение в конструкцию крышки дизеля G6Z52/90. В канал пускового воздуха начали запрессовывать трубку из жаропрочной стали (рис. 16), предотвратив, таким образом, поступление холодного воздуха на галтель днища крышки, т. е. устранив ее дополнительные температурные напряжения.

Водотечные трещины обнаруживаются на стоянке судна при осмотре цилиндров через выхлопные и продувочные окна, а также индикаторными клапанами при проворачивании дизеля и покачивании системы охлаждения.

Передовой опыт эксплуатации дизелей МАН K6Z57/80 на судах Дальневосточного и Мурманского пароходств показал, что правильный прогрев их перед работой, соблюдение плавного перехода с режима на режим, регулярная очистка полостей охлаждения крышек от накипи могут предотвратить появление водотечности. Особое внимание должно уделяться вводу дизеля на режим полного хода. В Дальневосточном пароходстве с этой целью для всех типов судов разработаны графики ввода в режим и вывода из режима дизелей (см. рис. 3).

Температура втулок цилиндров изменяется почти одновременно с изменением температуры охлаждающей воды, определяющей температурный режим ЦПГ. Поэтому при прогреве дизелей K6Z57/80 температура охлаждающей воды должна медленно повышаться до 42—45° С. Поддержание температуры воды перед дизелем на полном ходу без колебаний на уровне 51° С обеспечивает постоянный температурный режим втулок, хорошие условия их работы и надежность уплотнений.

Рекомендацией для поддержания значений основных параметров, характеризующих температурный режим дизеля K6Z57/80C, может служить табл. 4, составленная на основании обобщения передового опыта эксплуатации теплохода «Вацлав Боровский» Мурманского пароходства.
Таблица 4 . Температурный режим дизеля K6Z57/80C

Режим работы главных двигателей

Частота вращения, об/мин

Температура, °С

охлаждающей воды

циркуляцион­ного масла

масла, охлаж­дающего поршия

газов перед ГТН

Газов Выпуска

на входе

на выходе

на входе

на выходе

на входе

на выходе

Полный ход Средний . Малый Маневры

200/210 180 120

51 52 52 53

56 55 54 53

36 36 36 36

46 44 42 40

36 36 37 38

46 44 42 40

370 320 280

325 280 210

Таблица 5

Давление воды, кгс/см"

Температура воды, "С, на

Входе

выходе

Цилиндр Поршень Форсунка

1,85 3,5

50 - 53 40—45

65—68 60-63 42-50

Параметры охлаждающей воды, рекомендуемые заводом-строителем ДМР для дизелей K8Z70/120E, работающих в режиме полной нагрузки, даны в табл. 5.