Література
1. Баранов А.П. Автоматическое управление судовыми электроэнергетическими установками. - М.: Транспорт, 1981.
2. Иващенко. Н.Н., Автоматическое регулирование. -М.: Машиностроение, 1978.
3. Крутов В.И. Сборник задач по автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания. -М. Машиностроение, 1972.
4. Международный Кодекс по дипломированию моряков и несенню вахты 1995р.
Лекція №4.
Тема: Шляхи підвищення потужності ДВЗ. Раціональне використання палива та мастила.
Мета: Вивчення основних шляхів підвищення потужності ДВЗ, оптимізація дій з урахуванням технічного стану та раціональне використання паливомастильних матеріалів.
План лекції
1. Основні способи підвищення потужності суднових двигунів;
2. Подальше вдосконалення потужних мало оборотних дизелів;
3. Основні марки важкого палива використовуваного на суднових дизелях;
4. Паливопідготовка на судні;
Енергетичні установки з прямою передачею потужності від головного двигуна до гребного гвинта в даний час широко поширені. В якості головного двигуна тут використовується двотактний, мало оборотних (до 230 об / хв) дизель з наддувом. При такій передачі потужність, споживана рушієм, становить приблизно 97-98% потужності головного двигуна, тобто втрати потужності в валопроводи на тертя в підшипниках гребного валу досить незначні. Іншою перевагою прямої передачі є простота конструкції установки, що знижує будівельну вартість, витрати на догляд та ремонт.
Малооборотні двигуни відрізняються високою надійністю і зручністю в експлуатації (моторесурс досягає 100000 ч). У порівнянні з іншими тепловими двигунами вони мають найвищий ефективний к.к.д. (до 42%); в них використовують дешеве важке паливо. Циліндрова потужність нових двигунів досягає 2950 кВт (4000 е.к.с.), що в 12-циліндровому агрегаті дозволяє отримати потужність 35400 кВт (48000 е.к.с.).
Сумарна потужність малооборотних дизелів, що випускаються щорічно, складає 68-78% потужності всіх суднових установок.
Подальше вдосконалення потужних мало оборотних дизелів йде по шляху поліпшення конструкції й технології виготовлення основних деталей, підвищення їх міцності і надійності, що дозволить підвищити циліндричну потужність.
Однак слід зазначити, що потужність мало оборотних дизелів в даний час близька до раціональної межі, оскільки максимальна потужність, передана одним валом, обмежується значенням ~ 40 000 кВт (~ 55 000 е.к.с.).
Для підвищення економічності використовують глибоку утилізацію тепла відпрацьованих газів і охолоджуючої води. Спрощення експлуатації досягається за рахунок часткової і комплексної автоматизації процесів з управління, контролю та догляду за чинною настановою.
До основних недоліків мало оборотних дизелів можна віднести велику масу і великий габарит.
В даний час на судах вітчизняного та зарубіжного флоту широко поширені потужні мало оборотні дизеля фірм «Зульцер», «Бурмейстер і Вайн», МАІ, «Фіат», «Міцубісі» та їх ліцензіатів. Для кожного типу морських суден з однойменними двигунами в різних умовах експлуатації можуть бути визначені залежності між основними параметрами дизеля. Використовуючи ці дані в конкретних умовах плавання, можна призначити відповідні значення потужності з урахуванням створення необхідного резерву. Наявність резерву потужності запобігає перевантаження двигуна при незмінному положенні паливної рукоятки поста управління в разі зміни частоти обертання вала, викликаного зміною напряму і сили вітру, зміною глибини під кілем, перекладанням пера керма і т. п. На підставі досліджень і досвіду експлуатації суднових дизелів розроблені загальні принципи нормування режимів роботи головних двигунів. Вони передбачають попередження перевантаження двигуна, для чого параметри регламентуються загороджувальної характеристикою, і в той же час максимальне використання його можливостей в конкретних умовах, що визначаються фактичної гвинтовий характеристикою. Завдання оптимального режиму експлуатації двигуна супроводжується установкою необхідних параметрів в обслуговуючих його системах, що також визначає експлуатаційні показники установки. Важливу роль у забезпеченні оптимальних умов експлуатації енергетичної установки відіграє контроль, підтримання та регулювання заданого режиму роботи. Найбільш успішно це завдання вирішується в умовах комплексної автоматизації дизельної установки. Однак навіть часткова автоматизація процесів, що протікають в двигуні і обслуговуючих його системах, і використання аварійно-попереджувальної сигналізації значно сприяють підвищенню ефективності підтримання режиму експлуатації установки. Раціональне використання палива і мастила припускає подальше скорочення витрат на паливо за рахунок економного його витрачання, а також широкого використання дешевших сортів палива. Витрата палива зменшують шляхом ретельного регулювання дизеля, правильного призначення режимів його роботи і постійного підтримання його в належному технічному стані. Однак незважаючи на певні здобутки, подальше зменшення питомої витрати палива не є ефективним засобом скорочення витрат на паливо. Другий шлях зниження витрат на паливо є більш перспективним. Використання в суднових дизелях високов'язких сірчистих залишкових палив, вартість яких значно нижче вартості дизельних палив, дозволяє отримувати значну економію коштів, які витрачаються на експлуатацію суднових енергетичних установок.
Однак важкі сорти палив (моторне паливо і мазут) відрізняються від дизельних палив більш високими показниками в'язкості і температури застигання, більшою коксованість, зольністю, підвищеним вмістом сірки, а також наявністю механічних домішок і води. Все це може призвести до погіршення умов роботи елементів паливної системи, підвищеному нагароутвореню, корозії та швидшого зносу деталей циліндропоршневої групи (ЦПГ). Для створення нормальних умов експлуатації двигунів на важких сортах палива при проектуванні сучасних дизельних установок передбачається використання: систем паливо підготовки, що забезпечують необхідний підігрів і очистку важких палив;
спеціальних систем паливоподачі, що забезпечують якісне розпилювання, сумішоутворення і згоряння важких палив; циліндрових і циркуляційних масел з високими противозношувальними миючими властивостями, що забезпечують тривалу надійну роботу двигуна. Впровадження перерахованих конструктивних і експлуатаційних удосконалень вимагає додаткових витрат. Аналізуючи основні статті цих витрат, можна встановити економічну доцільність використання важкого палива. Витрати на паливо. У розрахунках має бути враховано збільшення витрати важкого палива при спалюванні в циліндрах у зв'язку з його меншою теплотою згоряння і зниженням індикаторного ККД двигуна. Крім того, збільшення витрати пов'язане з втратами в процесі очищення і необхідністю підігріву палива в системі при подачі його до дизеля (в танках основного запасу, відстійних і витратних цистернах, перед сепараторами і перед паливними насосами). Відповідно до дослідними даними питома витрата високов'язких палив в порівнянні з дизельними зростає на 4-6%. Витрати на спеціальні лужні масла для малооборотних дизелів визначають з урахуванням того, що частка масла від витрат палива становить 0,3-0,5%. Витрати на обладнання та ремонт елементів системи топлівоподготовкі (відстійних цистерн, підігрівачів, сепараторів, фільтрів). Встановлено розрахунками й підтверджується практикою, що витрати на додаткове обладнання систем топлівоподготовкі окупаються, як правило, протягом першого року експлуатації ції судна на важкому паливі.
Витрати на заміну і ремонт деталей ЦПГ і паливної апаратури (паливних насосів, форсунок). Інтенсивність зносу перерахованих деталей при роботі на важких сортах палива дещо зростає. Проте досвід експлуатації підтверджує, що при використанні високоякісних імпортних і вітчизняних циліндрових масел знос циліндрових втулок відносно невеликі і не перевищують 0,08 мм на 1000 год роботи. Термін служби циліндрових втулок при роботі двигуна на високов'язких паливах досягає 60000 ч, при роботі на средневязкой паливах-100000 ч. Для поршневих кілець термін служби досягає 12000 год, а для паливної апаратури - 100 000 ч. Наведені дані вказують на те, що знос деталей ЦПГ і паливної апаратури при роботі двигуна на важкому паливі мало відрізняється від зносу при роботі двигуна на дизельному паливі і тому витрати на цю статтю збільшуються незначно.
Витрати на підвищення трудомісткості робіт по обслуговуванню двигуна, що працює на важкому паливі, включаючи витрати, на моточісткі. Збільшення трудовитрат машинної команди при роботі установки на високов'язких паливі викликано в основному більш частої очищенням паливних фільтрів і сепараторів, а також необхідністю посиленого контролю за роботою системи паливо підготовки. За даними ЦНИИМФ, ці трудовитрати зростають при перекладі двигуна з дизельного на моторне паливо приблизно на 30%, а при перекладі на мазут типу ДМ-на 80%. Однак зростання трудовитрат у вартісному вираженні по відношенню до можливого економічного ефекту від застосування важкого палива дуже незначний.
Незначно зростають також трудовитрати на моточистки. Досвід експлуатації малооборотних дизелів підтверджує необхідність моточистки тільки після втрати кільцями рухливості або при збільшенні зазору в замках до граничних значень. Це пояснюється тим, що передчасна моточистка порушує прироблення деталей і призводить до збільшення зносу. Тому час між моточистками доводиться до 7000-8000 і навіть до 10000-12000 ч.
Досвід експлуатації багатьох суднових двигунів підтверджує економічну доцільність і технічну можливість широкого використання високов'язких палив в малооборотних дизелях і середньовязких палив в середньооборотних. При цьому додаткові експлуатаційні витрати, пов'язані з використанням важкого палива, повністю перекриваються економією, одержуваної при його застосуванні замість дизельного палива.
Питання для самоконтролю:
1. Особливості експлуатації малооборотних дизельних двигунів?
2. Класифікація сортів важкого палива?
3. Чим відрізняється важке паливо від легких сортів дизельного палива?
4. Способи підвищення потужності суднових двигунів?
5. Оптимальні умови експлуатації енергетичної установки?
6. Особливості несення машинної вахти при збільшенні потужності головного двигуна?