Судовые установки

Рис. 4. ГТУ М-25 со схематическим разрезом ГТД

Вопрос 3. Как производится подготовка к работе и пуск двигателя (ДВС)

Ответ

Пуск, равно как и маневрирование, сопряженное с остановками, реверсированием и сменой нагрузок, относится к числу неустановившихся режимов. Эти режимы являют

ся наиболее напряженными, на них приходится наибольшее число аварийных повреждений двигателей.

Напряженность переходных режимов определяемся тем, что в процессе смены режима (нагрузки и частоты вращения) происходят резкие изменения рабочего процесса, меняются условия нагрева и охлаждения цилиндров и поршней.

Величины напряжений, возникающих в деталях цилиндро-поршневой группы и кривошйпно-шатунного механизма, растут с увеличением скорости смены режима и становятся наибольшими при пуске холодного двигателя, резком выведении его на полную нагрузку и при внезапной остановке с полного хода.

В этих условиях элементы конструкции двигателей подвергаются деформации и интенсивным износам, меняются зазоры и натяги в сопряжениях. В деталях, испытывающих действие высоких температур, благодаря смене режимов развиваются термоусталостные явления, с течением времени приводящие к образованию трещин.

При пуске холодного двигателя в цилиндрах создаются неблагоприятные условия для самовоспламенения топлива. Сгорание его сопровождается возникновением чрезмерно высоких давлений и большой скоростью нарастания давления во времени.

Детали цилиндропоршневой группы двигателей — поршень, крышка и втулка цилиндра — в период переходных режимов испытывают высокие тепловые нагрузки, под влиянием которых в них возникают термические напряжения, деформация, а в отдельных случаях, при значительных перегрузках и частых сменах режимов, происходят термоусталостные разрушения.

Температурные условия переходных процессов,, определяющие величину термических напряжений, характеризуются максимальным и минимальным уровнями изменения температуры детали, величиной и характером перепада температур по толщине (температурного градиента), зависящего, в свою очередь, от темпа изменения температур на внутренней и наружной поверхностях.

При пуске и в следующий за ним период разгона и прогрева двигателя происходит интенсивное повышение температуры его деталей, и в первую очередь деталей цилиндров поршневой группы, повышение температуры и снижение вязкости смазочного масла, возрастание температуры охлаждающей воды и изменение зазоров между сопрягаемыми поверхностями. Неравномерность прогрева деталей цилиндропоршневой группы, вызванная наличием на пути потоков тепла термических сопротивлений, обусловливает появление в них высоких температурных градиентов. В поршне в первую очередь прогревается головка, тронк же разогревается вяло, накапливая тепло главным образом в процессе теплопроводности. Поэтому колебания температуры тронка, как и нижней части втулки рабочего цилиндра, с изменением режима работы двигателя, как правило, мало заметны. Независимо от размеров и быстроходности двигателя наиболее интенсивный рост температуры деталей цилиндропоршневой группы отмечается в начальный период их прогрева, особенно в течение 40—60 с после первой вспышки в цилиндре.

Вопрос 4. Перечислите системы, которые обслуживают главный двигатель, объясните их работу и требования к маслянным системам.

Ответ

К системам обслуживающим ГД судна относятся: Система подачи воздуха, система выпускных газов, топливная система, масляная система, система охлаждения, система пуска, реверса и управления.

СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ЦИЛИНДРЫ

Впускной трубопровод, или ресивер, служит для подвода воздуха в цилиндры двигателя. В четырехтактных двигателях без наддува воздух засасывается в ресивер из машинного отделения или может приниматься с палубы по специальному трубопроводу. В двигателях с наддувом и в двухтактных двигателях воздух нагнетается в цилиндры воздухонагнетателями. Для уменьшения колебаний давления объем ресивера делают достаточно большим, проходное сечение должно обеспечить скорость воздуха не более 20 м/с. Внутри ресивера в двигателях с наддувом устанавливают воздухоохладители.

Для измерения давления воздуха, поступающего в цилиндр, на ресивере устанавливают манометры, а для измерения температуры — термометры. Из системы смазки нагнетателей в ресивер вместе с воздухом могут попадать пары масла. Чтобы снизить давление газов при взрыве паров масла, ресивер снабжают предохранительными автоматическими клапанами. Горловины, закрытые крышками, служат для очистки ресивера. Ресивер изготовляют из листовой стали. Для уменьшения шума в машинном отделении ресивер снаружи обшивают асбестом и покрывают стальным кожухом.

В двигателях с двухступенчатым наддувом ресивер может разделяться продольной перегородкой (на две ступени давления) и поперечными перегородками (отделяющими подпоршневые пространства отдельных цилиндров или группы цилиндров). На перегородках вырезаны окна, которые служат для установки пластинчатых клапанов, автоматически открывающихся при расчетном давлении.

Конструкция выпускного трубопровода зависит от системы наддува. В двигателях без наддува выпускные газы отводятся через короткие патрубки в общий выпускной коллектор, охлаждаемый водой. Отдельные участки коллектора для возможности свободного расширения соединяют между собой с помощью гофрированной трубы или телескопического уплотнения с чугунными разрезными уплотнительными кольцами.

В двигателях с газотурбинным наддувом с турбинами постоянного давления выпускные газы от всех цилиндров поступают в общий коллектор. При таком объеме давление газов перед турбиной остается постоянным. При использовании турбин с переменным давлением газа перед соплами общий выпускной коллектор отсутствует, а выпускные газы подводятся к турбине от одного или нескольких цилиндров по коротким патрубкам малого объема. Используя импульс газа, выходящего из цилиндра в момент открытия выпускных органов с высоким давлением и температурой, можно повысить мощность турбины. Выпускной тракт двигателей с газотурбинным наддувом покрыт слоем изоляции, поверх которой одет кожух из листового железа или рубашки с водяным охлаждением.

Для уменьшения шума на выпускном трубопроводе за турбинами устанавливают глушитель. В качестве глушителя может использоваться утилизационный котел. По правилам Регистра судовая дизельная установка должна быть оборудована устройством для улавливания и гашения искр в выпускных газах.

СИСТЕМА ВЫПУСКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ.

В нашем двигателе на процессы выпуска отработавших газов и наполнения цилиндра воздухом отводится всего 130—150° ПКВ. Это обстоятельство создает трудности для хорошей очистки цилиндров от отработавших газов и наполнения его свежим зарядом воздуха. Кроме того, в двухтактных ДВС отработавшие газы из цилиндра: выталкиваются не поршнем, а продувочным воздухом, при этом не­избежно частичное перемешивание воздуха с газами.

 Скачать реферат