ХАРАКТЕРИСТИКИ АВИАЦИОННЫХ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Винтовая характеристика двигателя


Винтовые характеристики - Библиотека морской литературы

Винтовой характеристикой называется зависимость мощности и других параметров работы двигателя от частоты вращения вала при его работе с гребным винтом. При работе двигателя по винтовой характеристике его мощность должна полностью поглощаться гребным винтом, для которого зависимость мощности от частоты вращения определяется зависимостьюN = c2nmгде c2 — коэффициент пропорциональности; m — показатель степени (для водоизмещающих судов m = 3, для судов на подводных крыльях, воздушной подушке, глиссирующих судов m = 1,6...2,2).

\r\n \r\n

Работа двигателя по винтовой характеристике может быть обеспечена путем снижения цикловой подачи топлива при уменьшении частоты его вращения. В соответствии с формулой можно определить характер изменения среднего эффективного давления при работе двигателя по винтовой характеристике:pe = c3nm-ηгде c3 — коэффициент пропорциональности.Из этой зависимости следует, что для водоизмещающих судов pe изменяется по винтовой характеристике в соответствии с параболой второй степени; аналогично изменяется и цикловая подача топлива, а часовой расход топлива Gт будет изменяться приближенно по кубической параболе:Gт ≈ c4n3где c4 — постоянная величина.

\r\n

Отличительной особенностью винтовых характеристик является резкое уменьшение мощности двигателя при снижении частоты вращения (кривая 5 на рис. 10.1). Так, при номинальной частоте вращения значения мощности двигателя по внешней и винтовой характеристикам совпадают, а при частоте вращения, равной 25 % номинальной, мощность двигателя по винтовой характеристике примерно в 30 раз меньше мощности двигателя по внешней характеристике. При малых цикловых подачах топлива ухудшаются процессы его распыливания, смесеобразования и сгорания, двигатель фактически работает на режимах, близких к холостому ходу, и поддерживать постоянной его частоту вращения с помощью регулятора становится трудно. По этой причине каждый двигатель имеет минимально устойчивую частоту вращения nmin, которая составляет 18...30 % ее номинального значения.Длительность работы двигателя при минимально устойчивой частоте вращения не должна превышать 0,5...1,0 ч.

www.sealib.com.ua

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Винтовые характеристики.Главные двигатели всех типов судовых энергетических установок взаимодействуют с гребными пинтами динамически и кинематически.

Кинематическая связь при прямой передаче выражается itравенстве частот вращения вала двигателя и гребного винта. Наличие редуктора не вносит принципиальных изменений в фи­зическую сущность этого взаимодействия.

Динамическая связь выражается в равенстве моментов, т. е. момента гребного винта Мри крутящего момента на валу дви-| ателя Ме(с учетом потерь на трение в валопроводе).

Эти связи определяют работу двигателя по единым с греб­шими винтами характеристикам, которые зависят от эксплуа­тационных характеристик корпуса судна R (vs) или EPS (vs). Совместные характеристики двигателя и гребного винта назы­ваются винтовыми характеристиками.

Уравнение установившегося динамического взаимодействия житного двигателя с гребным винтом имеет вид

Следовательно, мощность двигателя при работе на гребной винт будет равна

Для конкретного судна р, D и пв — величины постоянные.

Экспериментально установлено, что в достаточно широком диапазоне частоты вращения скорость судна пропорциональна частоте вращения гребного винта

т. е. между скоростью судна и частотой вращения гребного винта существует линейная зависимость. Поэтому можно при­нять, что в рабочем диапазоне частоты вращения кр = const. Так как K2 = f(hP,H/D), то можно считать, что /C2 = const.

Таким образом, винтовая характеристика (любого главного двигателя) может быть выражена уравнением кубической пара­болы

где с — коэффициент пропорциональности.

Уравнение динамической взаимосвязи главного двигателя с корпусом судна при установившемся движении имеет вид

В условиях эксплуатации винтовые характеристики изменя­ются в широких пределах в зависимости от состояния корпуса судна, гребного винта и влияния других факторов па сопротив­ление движению судна и его пропульсивный коэффициент. Можно считать, что предельные винтовые характеристики соот­ветствуют режимам эксплуатации судна при работе двигателя на швартовах и при плавании судна в порожнем состоянии с чи­стым свежеокрашенным корпусом в условиях безветрия. По мере увеличения сопротивления и уменьшения пропульсивного коэффициента увеличивается коэффициент с в формуле (3.107) и характеристики становятся более крутыми. Наиболее крутой, соответствующей наиболее тяжелому режиму работы двига­теля, является швартовная винтовая характеристика при и6 = 0 (судно уперлось в лед, село на мель, стаскивает другое судно с мели). Сопротивление движению судна увеличивается при плавании на мелководье (как было показано ранее в § 13), а также при движении во льдах. Винтовые характеристики изменяются вследствие коррозии корпуса и вспучивания краски, а также, в значительной степени, в результате увеличения со­противления при обрастании корпуса.

Сопротивление трения обросшего корпуса может быть оце­нено по экспериментальной формуле Дэбута:

где f — коэффициент трения, зависящий от веса обрастателей, отнесенного к площади обросшей поверхности.

Влияние шероховатости корпуса на изменение винтовых ха­рактеристик несколько уменьшается за счет вызванного ею уве­личения коэффициента попутного потока, а следовательно, и иропульсивного коэффициента.

Сопротивление движению судна увеличивается при ветре и полпенни. Например, в Северной Атлантике при силе ветра до 6 баллов это увеличение достигает в среднем 22—25%. При более сильном ветре, и особенно при встречном волнении, оце­пить увеличение сопротивления трудно, так как судоводители вынуждены изменять курс и снижать скорость судна. Измене­ние курса связано со стремлением избежать опасной бортовой пли килевой качки. Намеренное снижение скорости вызывается необходимостью избежать явлений слеминга, разгона винта (при плавании в балласте) и заливаемости палубы (при пла­вании с грузом).

Существенное увеличение крутизны винтовых характеристик вызывается повышением шероховатости лопастей гребных вин­тов, обусловленным изменением структуры металла, коррозией, эрозией и т. д.

Относительное влияние основных из перечисленных факто­ров на изменение винтовых характеристик может быть проил­люстрировано следующими примерами. Если суммарную потерю скорости за 24 мес эксплуатации судна принять за 100%, то при бронзовом гребном винте доля влияния шероховатости кор­пуса составит 60%, а шероховатости гребного винта — 25%. При гребном винте из углеродистой стали и прочих равных условиях суммарная потеря скорости возрастает на 50%, при­чем доля влияния шероховатости корпуса составит 30%, а доля потерь за счет гребного винта — 60%.

При плавании на волнении амплитуды колебаний упора и момента на винте находятся в линейной зависимости от высоты волны. Аэрация лопастей вблизи свободной поверхности и их оголение приводят к периодическому снижению упора и момента и в конечном счете к разгону двигателя, который носит характерных резких забросов частоты вращения, являющихся следствием мгновенных скачков момента на гребном винте. При разгоне двигателя винтовые характеристики уходят резко вправо, даже правее винтовой характеристики порожнего судна, принятой ранее в качестве одной из предельных; однако при этом воз­никает потеря скорости, которая достигает 20% потери, вызван­ной ростом сопротивления воды па волнении. Если же нет аэрации иоголения лопастей, то изменение винтовых характеристик следует рассматривать только как следствие увеличения сопро­тивления на волнении.

Взаимодействие главных двигателей с гребными винтами определяется взаимодействием характеристик, свойственных данному типу двигателя, с винтовыми характеристиками. Ха­рактеристики главных двигателей представляют собой зависи­мости определенных параметров от частоты вращения вала дви­гателя (так называемые скоростные характеристики).

Рассмотрим особенности взаимодействия главных двигате­лей различных типов с гребными винтами как взаимодействия скоростных характеристик этих двигателей с винтовыми харак­теристиками.

Взаимодействие гребных винтов с двигателями внутреннего сгорания.Двигатели внутреннего сгорания имеют различные скоростные характеристики, которые определяют при стендо­вых испытаниях и представляют графически в форме следую­щих зависимостей:

Ni = f(n)—скоростная характеристика индикаторной мощ­ности;

Ne=f(n)—скоростная характеристика эффективной мощ­ности;

Mi=f(n)—скоростная характеристика индикаторного кру­тящего момента;

Me—f(n)—скоростная характеристика эффективного крутя­щего момента.

В дальнейшем в качестве характеристики двигателя будем рассматривать зависимость Ne = f{n).

Стендовые испытания проводятся по режимам внешних и ограничительных характеристик.

Внешними характеристиками называются зависимости мощ­ности или крутящего момента от частоты вращения при постоян­ном ходе плунжера топливного насоса, т. е. при постоянной по­даче топлива.

Различают:

внешнюю характеристику номинальной мощности Nell = f(n), т. с. характеристику при постоянной максимальной подаче топ­лива, соответствующей максимальному ходу плунжеров топлив­ного насоса, т. е. максимально достижимой мощности для всего диапазона частоты вращения;

внешнюю характеристику эксплуатационной мощности — ха­рактеристику Ne3 = f{n) при постоянной подаче топлива и час­тичном, соответствующем эксплуатационной мощности, ходе плунжера топливного насоса;

внешние частичные характеристики, под которыми понимают характеристики Ne=f(n) при постоянной, но частичной подаче топлива, т. е. постоянном, но частичном ходе плунжера топлив­ного насоса.

Детали двигателя внутреннего сгорания испытывают высо­кие механические нагрузки, обусловленные воздействием сил инерции поступательно движущихся масс, центробежной силы инерции вращающихся масс коленчатого вала и шатуна, сил давления газов на поршни. Механическая напряженность, т. е. напряжения, деформации и удельные давления вдеталях и узлах двигателя, не должна превосходить некоторого предела, обусловленного особенностями конструкции, применяемыми ма­териалами и условиями протекания рабочего процесса в цилинд­рах двигателя. Например, одна из ответственных деталей дви­гателя— коленчатый вал — испытывает сложные напряжения, вызванные крутящим моментом двигателя

где с — постоянная двигателя; ре— среднее эффективное давле­ние в цилиндрах, кгс/м2 [кН/м2]; я —частота вращения, об/мин.

Таким образом, чтобы предотвратить рост механической на­пряженности выше допустимых пределов и обеспечить, приме­нительно к коленчатому валу, постоянный крутящий момент, двигатель должен работать по ограничительной характеристике Me=f(pe) = const. Эта характеристика представляет собой пря­мую линию, проведенную из начала координат через точку, со­ответствующую номинальной мощности Nenи номинальной ча­стоте вращения п„.

Ограничение нагрузки Me=f(pe) = const для четырехтактных двигателей без наддува полностью определяет уровень возмож­ной перегрузки двигателя.

Внутри цилиндров двигателя происходит процесс сгорания топлива при высоких значениях температуры и давления. Не­равные условия подвода тепла от газов, неравномерное охлаж­дение водой или маслом, различные толщины, коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи деталей цилиндропоршневой группы и даже их отдельных поверхностей приводят к значи­тельному перепаду температур в различных местах одной и той же детали и между деталями. Поэтому помимо механических напряжений детали цилиндропоршневой группы испытывают значительные тепловые нагрузки. Надежность и работоспособ­ность этих деталей определяется в значительной степени уров­нем указанных тепловых нагрузок, т. е. уровнем теплонапряженности двигателя, который не должен превосходить некоторого предельного значения.

У наиболее распространенных в настоящее время двигателей с газотурбинным наддувом тепловая напряженность зависит от условий совместной работы системы двигатель — турбовоздухонагнетатель.

При повышении сопротивления движению судна (увеличении нагрузки на гребной винт) и ограничении нагрузки двигателя по ре=const снижается частота вращения двигателя и одно­временно снижается частота вращения газовоздухонагнетателя. Вследствие этого изменяется рабочий процесс двигателя и соот­ветственно процесс теплообмена между газами и стенками де­талей ЦПГ, что может привести к возрастанию тепловой на­пряженности двигателя. Поэтому для двигателей с наддувом характеристика Me = const или ре=const не ограждает детали двигателя от повышенной тепловой напряженности и не может рассматриваться как ограничительная. Для таких двигателей условия ограничения от тепловой перегрузки превалируют над условиями ограничения по механической напряженности.

Для двигателей с наддувом ограничительные характеристики по тепловой напряженности имеют больший наклон к оси абс­цисс, чем характеристика ре= const. Современные дизелестроительные фирмы «Зульцер», «Бурмейстер и Вайн» и МАН ре­комендуют в качестве ограничительной характеристики по тепловой напряженности ломаную прямую. В диапазоне частот вращения от 90до 100%номинальной допускается работа по ограничительной характеристике ре—const, а при снижении ча­стоты вращения вследствие утяжеления винтовой характери­стики ограничительная характеристика резко изменяет угол на­клона. Длину начального прямого участка характеристики ре=const и угол ее излома каждая фирма регламентирует по-разному. Ограничительные характеристики двигателей различ­ных фирм могут быть построены по приближенным аппрокси­мирующим зависимостям, например:

фирма «Зульцер»

В случае внезапного возрастания центробежных сил, которое может иметь место в результате рез­кого уменьшения момента на винте, вызванного его оголением при килевой качке или аэрацией при плавании в балласте, обло­мом всех лопастей и т. п.

Для избежания аварии двигателя в результате заброса ча­стоты и повышения механических наг-рузок двигатель оборуду­ется автоматическими регуляторами частоты вращения. Регуля­торы пре-дельной частоты вращения ограничивают переход заноминальную частоту до n мах = 1,03 nном,воздействуя на органы подачи топлива по рсгуляторной ограничительной характери­стике. Однако на современных судах чаще устанавливают всережимные регуляторы, обеспечивающие поддержание необхо­димой постоянной частоты вращения.

В целях упрощения схемы взаимодействия характеристик гребного винта и двигателя далее в качестве регуляторной рас­сматривается характеристика предельной частоты вращения.

На рис. 3.40приведены характеристики двигателя внутрен­него сгорания, определяющие поле его устойчивой работы, в от­носительных координатах Ne/Neu—п/пн.

Однако диапазон устойчивых режимов значительно сужа­ется при работе двигателя внутреннего сгорания с прямой или редукторной передачей на гребной винт как потребитель мощ­ности.

Представим себе, что гребной винт спроектирован на номи­нальную мощность Nenи номинальную частоту вращения глав­ного двигателя пн, которые должны быть получены в условиях сдаточных испытаний на мерной линии при чистом свежеокрашенном корпусе, на глубокой воде и при штилевой погоде (пра­вомерность выбора такого режима рассмотрена далее, в § 30). В указанных условиях главный двигатель будет работать по винтовой характеристике АО (рис. 3.41).

Как было условлено, диапазон возможных винтовых харак­теристик ограничен швартовной характеристикой D'D и винто­вой характеристикой порожнего судна В'В. Совместим эти ха­рактеристики с характеристиками двигателя — внешней харак­теристикой номинальной мощности AD, ограничительной характеристикой по механической напряженности AGO, огра­ничительной характеристикой по тепловой напряженности AEF, ограничительной регуляторной характеристикой АВ и линией минимально устойчивой частоты вращения D'B'. Точка J на

кривой АО соответствует эксплуатационной мощности и экс­плуатационной частоте вращения. Поле AEFGDA на рисунке характеризует зону работы двигателя при повышенных тепло­вых нагрузках, что влечет за собой повышенный износ деталей ЦПГ, а продолжительное время работы за пределами ограни­чительной AEF может привести к выходу из строя деталей ЦПГ и к аварийной остановке двигателя.

Через некоторое минимальное время после сдаточных ходо­вых испытаний, вследствие увеличения шероховатости обшивки корпуса, шероховатости лопастей гребного винта и влияния ме­теорологических условий, двигатель будет работать по винто­вой характеристике OR. Даже в точке Т, при относительной мощности NeT/Ncliи относительной частоте пт/пи, двигатель бу­дет работать на границе допустимой тепловой напряженности. При желании увеличить частоту вращения и мощность до их номинальных значений необходимо повысить цикловую подачу топлива и обусловить тем самым еще более тяжелую в тепловом отношении работу двигателя. Поэтому все винтовые характе­ристики, лежащие выше (левее) расчетной OA, называются «утяжеленными», а гребные винты, их обеспечивающие,— гидро­динамически «тяжелыми». Наоборот, если расчетная винтовая характеристика соответствовала судну с грузом, а оно вышло в рейс после ходовых испытаний в балласте, то в этом случае двигатель будет работать по винтовой характеристике 0Z. При этом он не сможет развить поминальную мощность, так как в этом случае частота вращения вала превысила бы допустимое значение я„. Регулятор, воздействуя на топливные насосы, огра­ничит подачу топлива и обеспечит работу двигателя по регуля-торной характеристике в точке L при пь/пп= 1,04-1,03 и при пониженной мощности NeL/Nm. С уменьшением цикловой по­дачи топлива двигателю будет легче работать в тепловом отно­шении. Поэтому все винтовые характеристики, расположенные ниже (правее) расчетной (OA), называются «облегченными», а соответствующие им гребные винты — гидродинамически «легкими».

Изложенное выше позволяет сделать следующие выводы:

1. Работая на гребной винт фиксированного шага, двигатель внутреннего сгорания развивает номинальную (или в общем случае расчетную) мощность только в одном рабочем режиме, на который рассчитан гребной винт.

2. Во всех остальных случаях ВФШ будет либо «тяжелым», либо «легким» и не обеспечит развития номинальной мощности двигателя в эксплуатации.

3. При проектировании гребного винта для судна с ДВС очень важное значение приобретает правильный выбор расчет­ного режима.

4. Для обеспечения развития номинальной (расчетной) мощ­ности и предотвращения тепловой перегрузки двигателя в эксплуатации необходимо следить за чистотой поверхности лопа­стей гребных винтов, состоянием обшивки корпуса и другими факторами, гидродинамически «утяжеляющими» винтовые ха­рактеристики.

Система главный двигатель — гребной винт является устой­чивой, обладая в определенном диапазоне свойством самовы­равнивания.

 

Рассмотрим взаимодействие гребного винта с двигателем в случае плавания судна на волнении при килевой качке, когда вследствие оголения лопастей и подсоса воздуха с поверхно­сти произойдет заброс частоты вращения за пределы допусти­мой (рис. 3.42). Предположим, что двигатель работает в уста­новившемся режиме, определяемом точкой В винтовой ха­рактеристики // (при несколько повышенном сопротивлении движению судна). При внезапном сбросе нагрузки вследствие оголения винта винтовая характеристика переместится в поло­жение II]. Ввиду нарушения баланса энергии, развиваемой дви­гателем и поглощаемой гребным винтом, ее избыток будет расходоваться на увеличение частоты вращения. Мощность двигателя будет изменяться по линии ВВипричем в точке В1вступит в действие регулятор частоты вращения, который, воз­действуя на орган управления подачей топлива, снизит ее та­ким образом, что изменение мощности произойдет по регуляторной характеристике В1С. Приращение частоты вращения, равное разности абсцисс точек С и В1, зависит от степени инер­ционности регулятора. Вблизи точки В2будут созданы условия для нового равновесного режима. Далее, при погружении винта винтовые характеристики будут последовательно зани­мать положения //4—//6и, наконец, снова //. В этот момент опять нарушается баланс энергии и регулятор компенсирует это нарушение повышением подачи топлива в диапазоне ха­рактеристик //2—//4. При достижении номинального скорост­ного режима в точке В1регулятор прекращает свое воздейст­вие на орган подачи топлива и в дальнейшем изменение мощ­ности определяется постоянным положением рейки топливного насоса, соответствующим точке В.

Как уже было указано, в настоящее время, в связи с повы­шением требований к автоматизации энергетических устано­вок, внедрением ВРШ и дистанционного автоматического уп­равления ДВС, двигатели обычно оборудуются всережимными регуляторами, которые поддерживают частоту вращения в диа­пазоне nмин—nмах,отвечающем заданному режиму.

Из изложенного очевидны основные недостатки ВФШ и преимущества гребных винтов регулируемого шага. При «утя­желении» или «облегчении» винтовых характеристик, перело­жив лопасти ВРШ на другой шаг, т. е. уменьшив или соответ­ственно увеличив угол установки лопастей, можно во всех случаях изменения внешних условий плавания обеспечить по­стоянство мощности и частоты вращения гребного винта. При необходимости экономии топлива и наличии запаса времени на переход лопасти ВРШ устанавливаются на шаг, соответствую­щий наиболее экономичному ходу, а взаимосвязанные единой программой двигатель и ВРШ будут работать с оптимальной частотой вращения.

Взаимодействие гребных винтов с электрогребными уста­новками.Электрогребная установка состоит из первичных дви­гателей— внутреннего сгорания или паровых турбин, вращаю­щих главные генераторы, которые связаны с помощью элек­тропередачи с гребными электродвигателями. Такая форма передачи энергии от главного первичного двигателя к гребному пииту называется электродвижением. По сравнению с прямой п редукторной передачами электропередача обладает как пре­имуществами, так и недостатками. Вследствие своих специфических свойств этот вид передачи энергии нашел применение главным образом на судах с переменными режимами движе­ния: ледоколах, судах активного ледового плавания, плавучих крапах, землесосах и т. п.

Электродвижение характеризуется повышенными тяговыми и маневренными качествами. Оно позволяет использовать пол­ную мощность гребного электродвигателя в широких пределах изменения тяги, обеспечивает плавный режим работы при бук­сировке и натяжении тросов, возможность выполнить большое количество реверсов в единицу времени, выдерживать безава­рийно заклинивание гребного винта во льду в течение 1 —10 с и т. д.

Взаимодействие гребных винтов с электрогребными уста­новками рассматривается как взаимодействие их характери­стик, причем характеристики электрогребной установки, вклю­чая винтовые характеристики, принято рассматривать в коор­динатах момент —частота вращения, так как момент Мрна гребном винте и соответственно па гребном электродвигателе пропорционален силе тока.

Под рабочими характеристиками электрогребной установки подразумеваются, с одной стороны, характеристики изменения момента на гребном винте в зависимости от частоты его вра­щения в различных режимах работы и, с другой стороны, ме­ханические характеристики гребного электродвигателя в тех же режимах. Последние должны удовлетворять как основным режимам работы гребной установки — номинальному и пере­грузочному (пуск, реверс, швартовный), так и промежуточным (аварийным) режимам, возникающим при выпадении из схемы отдельных генераторов и электродвигателей. Мощности греб­ного электродвигателя, генераторов и первичных двигателей выбираются при расчете ходкости судна: для транспортных су­дов из условия обеспечения заданной скорости свободного хода, для буксиров — буксировки определенного воза, для ле­доколов— форсирования льдов заданной толщины.

Мощность на валу первичного двигателя определяется сле­дующими выражениями:

где Nr— мощность электрогенераторов; цг— КПД электрогенераторов;Мдв — мощность на валу гребного электродвигателя; г)дВ — КПД гребного электродвигателя; Np— мощность на гребном винте; цв—'КПД валопровода.

При рассмотрении характеристик электрогребной установки (ЭГУ) наибольший интерес представляет зависимость момента на гребном винте от частоты вращения винта в различных ре­жимах. Эта зависимость для каждого данного режима выра­жается графически квадратичной параболой Мр = K2pn2Ds = C\n2.

В общем случае рассматривают характеристики ЭГУ в диапа­зоне, охватывающем все возможные режимы работы судна от швартовного режима до самого облегченного свободного хода (без воза на чистой воде).

Рассмотрим характеристики ЭГУ в координатах момент-частота вращения с самой простой так называемой жесткой ра­бочей характеристикой гребного электродвигателя (рис. 3.43). В этих координатах механическая характеристика шунтового электродвигателя в системе генератор—двигатель представляет собой прямую линию АВ (жесткая характеристика). Эта прямаяимеет малый наклон к оси моментов. Точка В (Мн, мн) соответствует скорости судна в свобод­ной воде при номиналь­ных значениях мощности и частоты вращения греб­ного винта; точка А пере­сечения этой характери­стики со швартовной вин­товой характеристикой соответствует практи­чески постоянному мо­менту электродвигателя, по частота вращения его в этой точке будет суще­ственно отличаться от поминальной. В диапа­зоне режимов от точки В до точки А гребной электродвигатель, иичный двигатель будут недогружены гельно, жесткая характеристика ЭГУ имуществ перед характеристикой дизельной энергетической установки, если принять ее ограничительную характеристику

Ме = Const.

Для буксиров, ледоколов и промысловых судов необходимо обеспечить постоянную мощность в широком диапазоне изме­нения винтовых характеристик, т. е. мощность па фланце элек­тродвигателя должна сохраняться постоянной при возрастании или уменьшении момента па винте. У этих судов механическая характеристика электродвигателя АВ в пределах от точки А на иинтовой характеристике свободного хода до точки В швартов­ной винтовой характеристики должна изменяться в соответст­вии с выражением для номинальной мощности электродвига­теля Nдв = Мнnн/716,2 [М„пн/9,54], т. е. произведение крутящего момента на частоту вращения должно оставаться постоянным:

Таким образом, механическая характеристика электродви­гателя будет представлять собой гиперболу АВ (рис. 3.44).

Если магнитный поток электродвигателя остается постоян­ным, то увеличение крутящего момента происходит за счет уве­личения тока в главной цепи. Поэтому для сохранения посто­янства мощности электродвигателя номинальная мощность ге­нератора также должна оставаться постоянной и его внешняя характери­стика .,

где U и I — напряжение и сила тока в сети, также будет представлять со­бой гиперболу.

Внешняя характеристика электро­двигателя должна предусматривать ограничение тока при заклинивании гребного винта, ударах, а также при работе на холостом ходу или при ого­лении винта. Сила тока при остановке винта обычно принимается в 1,5—2раза больше номинальной; ограниче­ния тока соответствующими характе­ристиками приведены на рис. 3.44.Как правило, на буксирах, ледоколах и других аналогичных судах постоян­ство мощности обеспечивается путем автоматического регулирования маг­нитного потока.

Точки пересечения механических характеристик гребного электродвигателя Мдв = /(я) с винтовыми характеристиками Mp = f(n) определяют установившиеся статические режимы ра­боты установки при различных сочетаниях числа и мощности генераторов, работающих на гребные электродвигатели. Таким образом, винтовые характеристики определяют момент, кото­рый должен развивать электродвигатель для получения задан­ной скорости или тяги судна.

На рис. 3.45представлены винтовые характеристики для ледокола. При переходе с чистой воды в ледовые условия и далее в швартовный режим нужно для получения одной и той же частоты вращения приложить к гребному винту разные кру­тящие моменты. Так, для получения номинальной частоты вра­щения в ледовых условиях двигатель должен развить момент около 150%номинального (точка Б), а в швартовном режи­ме— около 250%номинального (точка А). Естественно, что ни­какой электродвигатель не в состоянии развивать такой мо­мент в течение длительного времени. Кроме того, перегрузка электродвигателей влечет за собой также перегрузку генераторов и первичных двигателей. Следовательно, механические ха­рактеристики гребной установки нужно подобрать так, чтобы исключить эти нежелательные явления.

Если подобрать гребной электродвигатель по номинальному моменту (как ДВС), то в ледовом (точка Д) и в швартовном (точка Г) режимах также будет обеспечен только номинальный момент, тогда как по условиям работы во льдах требуется его увеличение. Применение электродвижения позволяет обеспе­чить повышенные моменты при пониженной частоте вращения в ледовых условиях и в швар­товном режиме и пониженные моменты при повышенной ча­стоте вращения на чистой воде с сохранением постоянного зна­чения мощности. На рис. 3.45 представлены такие «мягкие» характеристики гребного элек­тродвигателя (5, 6) и гипербола постоянной мощности СВ, пока­зывающие, какую мощность мо­гут отдавать электродвигателю генераторы и их первичные дви­гатели при переменном значении момента. Так, в швартовном ре­жиме '(точка С) электродвига­тель не перегружается и, не пе­регружая генераторы и первич­ные двигатели, развивает момент около 130% номинального при снижении частоты вращения на 70—80%. Такой результат обес­печивается противокомпаундной характеристикой. Чем круче на­клон характеристик, тем меньшее числовое значение имеют мо­мент при остановке гребного винта (точка Ж) и частота вра­щения холостого хода (точка 3), которые определяют габарит­ные размеры двигателя. Противокомпаундную характеристику применяют для ледоколов, судов ледового плавания и буксиров. Чли транспортных судов принимают жесткую шунтовую харак­теристику, рассчитывая мощность и момент на валу электро шпателя исходя из режима нормальной работы судна.

Все изложенное выше относилось к гребным электроуста­новкам на постоянном токе, имеющим КПД около 85%. Для получения более высокого КПД используют установки на пе­ременном токе. У таких установок КПД электрической передачи составляет около 95%, т.е. соизмерим с КПД механических передач, но асинхронные и синхронные двигатели, применяемые

в этом случае, имеют рабочие характеристики Мр = const (ана­логичные характеристикам ДВС). Однако эти установки более сложные, чем установки с ДВС, и на транспортных судах при­меняются крайне редко. В перспективе применение полупро­водниковой техники позволит использовать двигатели перемен­ного тока с сохранением характеристик ЭГУ на постоянном токе Np = const, но с обеспечением общего КПД около 95%.

Взаимодействие гребных винтов с турбозубчатыми установ­ками.Работу турбозубчатой установки (ГТЗА), как и любой другой энергетической установки, можно характеризовать эко­номическими, эксплуатационными и энергетическими показа­телями.

К экономическим показателям можно отнести удельный и часовой расходы пара; к эксплуатационным — характеристики тепловой и механической напряженности узлов и деталей турбозубчатого агрегата; к энергетическим — эффективную мощ­ность и эффективный крутящий момент на выходном фланце редуктора.

Из эксплуатационных показателей работы турбины опреде­ляющим является показатель механической напряженности, по­скольку изменения мощности и частоты вращения турбины, которые имеют место в эксплуатации, практически не сказыва­ются на тепловом режиме. Температура пара, входящего в тур­бину, и теплоперепады в рабочих деталях ее ступеней при по­вышенной нагрузке будут лишь незначительно отличаться от этих же показателей при нормальной нагрузке. Однако меха­ническая напряженность в корнях лопаток может существенно превышать допустимую, если частота вращения турбины зна­чительно превысит ее расчетное значение, так как напряжения растут почти пропорционально квадрату частоты вращения. Возрастание в этом случае центробежных сил особенно опасно для последней ступени, лопатки которой отличаются большими размерами и массой. Это обстоятельство конструктивно учиты­вается установкой регулятора предельной частоты вращения, отсекающего подачу пара в турбину при частоте вращения, превышающей номинальную.

Характер изменения экономических показателей турбины таков, что по условиям минимального удельного расхода пара наиболее экономичным для ГТЗА является режим работы, обеспечивающий расчетное значение мощности. В качестве та­кого режима при проектировании турбины выбирают ее работу с номинальной мощностью Nen; однако за счет включения дополнительной группы сопел турбина может продолжительное время развивать без тепловой перегрузки мощность, превы­шающую номинальную. Увеличение при этом крутящего мо­мента обусловливает соответствующее возрастание нагрузки на редуктор, которое, как правило, учитывается при назначении его запаса прочности.

Работа турбозубчатого агрегата определяется его внешними характеристиками, к числу которых относятся мощность Nc, крутящий момент на валу Ме, расход пара D, изоэнтропийный перепад энтальпий паи другие показатели в функции частоты вращения. Наиболее важными внешними характеристиками яв­ляются зависимости Ne = f(n) и Me=f(n). При определенном положении органов управле­ния и регулирования, обеспе­чивающем номинальный ре­жим работы турбины, ее внеш­ние характеристики будут иметь вид, представленный на рис. 3.46, из рассмотрения ко­торого следует, что момент выражается линейной зависи­мостью от частоты вращения, а мощность и КПД изменя­ются по симметричной пара­боле.

Если воспользоваться отно­сительными параметрами Nc/Nen, Ме/Мсп, п/пни выра­зить относительный пусковой момент как т = Метах/Мея, то в соответствии с теорией турбинных установок внешние харак­теристики турбины будут выражаться зависимостями

 

Максимальная мощность турбины и ее максимальный КПД при постоянных значениях D и haмогут быть обеспечены, если поминальный режим будет выбран так, чтобы номинальная ча­стота вращения пясовпала с частотой вращения при r| = iimax-

На рис. 3.46 показана так называемая угонная частота вра­щения пуг, к которой стремится ротор турбины при снятии на­грузки (потеря гребного винта, поломка муфты и т. д.). Эта частота не может быть развита, так как предельный регулятор остановит турбину во избежание механических перегрузок при достижении предельной частоты nпр= (1,1-М,15) nн- Помимо этого, вследствие механических и других потерь, которые резко возрастают сувеличением частоты вращения, равновесный ре­жим наступает ужепри п'уг= (0,8-=-0,95) /nуг.

На рис 3.47 приведены внешние характеристики ГТЗА при „иной установке органов регулирования, т. е. при опреде-.iiHOMположении маневровых, сопловых, обводных клапанов, переключателей и т. п. Каждая комбинация положений отдель­ных органов регулирования при различных значениях парамет­ров пара и давления в конденсаторе определяет соответствую­щие комбинации таких характеристик турбины, как расход пара D и перепад энтальпий На. В то же время каждой паре

Рис. 3.47. Диапазон внешних характеристик турбины

значений D и haотвечают свои внешние характеристики. Таким образом, в реальной эксплуатации возможно п

Похожие статьи:

poznayka.org

Винтовая характеристика — Global wiki. Wargaming.net

Винтовая характеристика - зависимость мощности и других параметров работы двигателя от частоты вращения вала при его работе с гребным винтом. При работе двигателя по винтовой характеристике его мощность должна полностью поглощаться гребным винтом, для которого зависимость мощности от частоты вращения определяется зависимостью N = c2nm где c2 — коэффициент пропорциональности; m — показатель степени (для водоизмещающих судов m = 3, для судов на подводных крыльях, воздушной подушке, глиссирующих судов m = 1,6...2,2).

Работа двигателя по винтовой характеристике может быть обеспечена путем снижения цикловой подачи топлива при уменьшении частоты его вращения. В соответствии с формулой можно определить характер изменения среднего эффективного давления при работе двигателя по винтовой характеристике: pe = c3nm-η где c3 — коэффициент пропорциональности. Из этой зависимости следует, что для водоизмещающих судов pe изменяется по винтовой характеристике в соответствии с параболой второй степени; аналогично изменяется и цикловая подача топлива, а часовой расход топлива Gт будет изменяться приближенно по кубической параболе: Gт ≈ c4n3 где c4 — постоянная величина.

Отличительной особенностью винтовых характеристик является резкое уменьшение мощности двигателя при снижении частоты вращения. Так, при номинальной частоте вращения значения мощности двигателя по внешней и винтовой характеристикам совпадают, а при частоте вращения, равной 25 % номинальной, мощность двигателя по винтовой характеристике примерно в 30 раз меньше мощности двигателя по внешней характеристике. При малых цикловых подачах топлива ухудшаются процессы его распыливания, смесеобразования и сгорания, двигатель фактически работает на режимах, близких к холостому ходу, и поддерживать постоянной его частоту вращения с помощью регулятора становится трудно. По этой причине каждый двигатель имеет минимально устойчивую частоту вращения nmin, которая составляет 18...30 % ее номинального значения. Длительность работы двигателя при минимально устойчивой частоте вращения не должна превышать 0,5...1,0 ч.

wiki.wargaming.net

ХАРАКТЕРИСТИКИ АВИАЦИОННЫХ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Общие сведения о характеристиках

Для правильной эксплуатации двигателя необходимо знать изменение его эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива в зависимости от условий работы. Значения мощности и расхода топлива при различных условиях работы двигателя определяются по его характеристикам.

Характеристиками двигателя принято называть зависимости его эффективной мощности Ne и эффективного расхода топлива Сe, от какой-либо величины, по изменению которой в условиях эксплуатации мы устанавливаем или контролируем режим работы двигателя.

Мощность, развиваемая двигателем, и удельный расход топлива зависят, в основном, от частоты вращения коленвала, давления наддува и от давления и температуры атмосферного воздуха, т. Е. от высоты полета. Эти же величины удобнее всего поддаются измерению и контролю в условиях эксплуатации. Поэтому изменение мощности и удельного расхода топлива двигателя при­нято определять в зависимости от числа оборотов, давления наддува и высоты полета.

Характеристики двигателя представляются обычно в форме графиков, в которых по оси ординат откладываются значения эффективной мощности Ne исоответствующего ей удельного эффективного расхода топлива (иногда откладываются дополнительно и другие величины, характеризующие работу двигателя, например часовой расход топлива, давление наддува и т. Д.), а по оси абсцисс — та величина, от которой дается зависимость этих величин, т. Е. частота вращения коленвала, давление наддува, высота полета и пр.

Характеристики двигателя могут быть получены путем расчета или по результатам испытания двигателей на стенде. Основными характеристиками, имеющими наибольшее практическое значение, являются характеристики по частоте вращения коленвала — внешняя и винтовая, а также характеристики в зависимости от высоты полета — высотные характеристики.

 

Внешняя характеристика двигателя

Внешней характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя на земле и при полном открытии дроссельной заслонки.

При работе двигателя по внешней характеристике состав смеси на всех оборотах поддерживается постоянным и отрегулированным на максимальную мощность. Опережение зажигания устанавливают наивыгоднейшее, т. Е. такое, которое обеспечивает получение максимальной мощности и отсутствие детонации.

Изменение частоты вращения коленвала при снятии внешней характеристики достигается изменением внешней нагрузки на вал двигателя за счет применения гидравлических тормозов или изменения шага винта (см. приложение 1).

Внешняя характеристика двигателя АШ-62ИР при полностью открытых дроссельных заслонках показана на рис.3 (кривые 1 и 3). Как видно из рисунка, эффективная мощность Ne и эффективный удельный расход топлива Се с увеличением числа оборотов непрерывно растут.

Увеличение эффективной мощности происходит в результате увеличения числа циклов в единицу времени и среднего эффективного давления ре. Последнее обусловлено ростом весового заряда смеси за счет повышения давления наддува с увеличением частоты вращения коленвала (увеличение частоты вращения коленвала с 1700 до 2200 об/мин увеличивает ре на 1 кгс/см2).

Рис.3. Внешняя характеристика двигателя АШ-62ИР:

1— эффективная мощность (Ne) при полностью открытой дроссельной заслонке; 2— эффективная мощность(Ne) при рк=900 мм.рт.ст.;3— эффективный удельный расход топлива (Ce) при полностью открытой дроссельной заслонке

 

Характер изменения Се по внешней характеристике определяется в основном характером изменения hм, который с увеличением частоты вращения коленвала непрерывно уменьшается. Индикаторный к. п. д. hi, при этом практически не меняется, так как коэффициент избытка воздуха изменяется очень мало.

Внешняя характеристика при полностью открытой дроссельной заслонке показывает наибольшие мощности, которые возможно получить от двигателя при различной частоте вращения коленвала числах. Для двигателей с наддувом, кроме этой характеристики, обычно дастся также внешняя характеристика при неизменном расчетном давлении наддува рк, равном номинальному (кривая 2 на рис.3). Здесь частота вращения, как и в первом случае, изменяется изменением нагрузки на вал двигателя, а постоянный наддув по мере увеличении числа оборотов поддерживается прикрытием дроссельных заслонок. Внешняя характеристика при неизменном рк, соответствующему рк номинального режима, показывает наибольшие мощности, на которых двигатель может надежно работать продолжительное время (не менее 1 ч).

 

 

Винтовая характеристика

Винтовой характеристикой называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от числа оборотов при работе двигателя с винтом фиксированного шага.

При снятии винтовой характеристики число оборотов изменяется путем изменения количества подачи топлива при различных положениях дроссельной заслонки. Обычно для двигателя дается одна винтовая характеристика, соответствующая его работе с винтом, установленным на самый малый шаг. С таким винтом двигатель развивает взлетную мощность и частоту вращения коленвала при полностью открытой дроссельной заслонке.

Винтовая характеристика двигателя АШ-62ИР дана на рис.4. Как видно из рисунка, с увеличением частоты вращения эффективная мощность двигателя непрерывно повышается, а удельный расход топлива сначала снижается, а затем также повышается.

Рис.4. Винтовая характеристика двигателя АШ-62ИР

 

Эффективная мощность двигателя при любой установившейся частоте вращения равна мощности, потребляемой винтом на свое вращение. Если этого равенства не будет, то частота вращения коленвала двигателя будет увеличиваться или уменьшаться. Мощность, потребляемая данным винтом, изменяется прямо пропорционально кубу частоты его вращения. Следовательно, и эффективная мощность двигателя по винтовой характеристике изменяется по тому же закону.

Характер изменения эффективного удельного расхода топлива по винтовой характеристике определяется характером изменения hi, и hм от частоты вращения. Изменение hi в основном зависит от изменения качества смеси (a) при изменении частоты вращения, т. Е. от регулировки карбюратора (см. приложение 2). Значительное обогащение смеси на малом газе и взлетном режиме приводит к уменьшению hiи к соответствующему увеличению эффективного удельного расхода топлива. Более бедные смеси на крейсерских числах оборотов приводят к повышению hi и снижению Се.

С увеличением числа оборотов hм непрерывно увеличивается, что приводит к снижению Се. Рост hм объясняется тем, что с увеличением частоты вращения эффективная мощность по винтовой характеристике и мощность нагнетателя растут пропорционально кубу частоты вращения, а мощность механических потерь — пропорционально квадрату частоты вращения , т. Е. более медленно. Следовательно, индикаторная мощность (Ni=Nе+Nм+Nн) растет медленнее, чем Ne, и поэтому hм возрастает. Совместное влияние hi и определяет общий характер изменения Се, по винтовой характеристике, причем решающее влияние оказывает hi, т. Е. регулировка карбюратора — фактор сугубо эксплуатационный.

 

4.4. Высотные характеристики

Высотной характеристикой называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от высоты полета при постоянной частоте вращения коленвала, качестве смеси и давлении наддува, равном номинальному.

Номинальное давление наддува поддерживается постоянным до такой высоты, на которой оно достигается при полностью открытых дроссельных заслонках и номинальной частоте вращения. Эта высота называется расчетной.

Как видно из рис. 5, эффективная мощность двигателя АШ-62ИР увеличивается с подъемом до расчетной высоты (на 20 л. С.), а затем уменьшается. Эффективный удельный расход топлива, наоборот, с подъемом до расчетной высоты снижается, а затем возрастает.

Увеличение мощности с подъемом до расчетной высоты обусловливают следующие факторы:

— уменьшение наружной температуры (а следовательно, и температуры смеси за нагнетателем; при постоянном рк приводит к увеличению удельного веся смеси поступающей в цилиндры, и ее весового заряда;

— уменьшение противодавления на выхлопе с подъемом на высоту способствует лучшей очистке цилиндров от остаточных газов, что также приводит к увеличению весового заряда смеси;

— понижение давления в картере приводит к снижению затрат мощности на выполнение насосных ходов, так как с увеличением высоты возрастает положительная работа в такте впуска.

На высоте, превышающей расчетную, мощность двигателя снижается, как и у невысотного двигателя, в результате уменьшения плотности воздуха. При этом мощность уменьшается интенсивнее, чем плотность воздуха.

 

Рис. 5. Высотная характеристика двигателя АШ-62ИР

 

Характер изменения эффективного удельного расхода топлива Се в зависимости от высоты полета определяется исключительно изменением hм с высотой. При этом величина hм определяется соотношением только индикаторной мощности и мощности механических потерь, так как мощность, потребляемая нагнетателем NН, на всех высотах изменяется пропорционально Ni и на механический к.п.д. влияния не оказывает.

До расчетной высоты индикаторная мощность Ni увеличивается, а мощность механических потерь NМ уменьшается за счет указанных выше факторов. Следовательно с подъемом до расчетной высоты увеличивается, а Се уменьшается.

На высотах больше расчетной индикаторная мощность уменьшается интенсивнее, чем мощность механических потерь, в результате чего Nе, уменьшается, а Се возрастает.

Высотная характеристика обычно дается не только для номинальных, но и для других частот вращения. Серия таких высотных характеристик мощности двигателя АШ-62ИР дана на рис. 6. Пользуясь этим графиком, можно определить высоты, на которых возможно получить требуемую крейсерскую мощность при различных числах оборотов.

Рис.6. Серия высотных характеристик мощности двигателя АШ-62ИР

 



infopedia.su

Винтовая характеристика двигателя – Telegraph

Винтовая характеристика двигателя

Скачать файл - Винтовая характеристика двигателя

Главные судовые двигатели обычно нагружаются гребным винтом. Поэтому для любого режима плавания мощность, развиваемая двигателем будет определяться мощностью, потребляемой гребным винтом. При работе двигателя по винтовой характеристике его мощность должна полностью поглощаться гребным винтом, для которого зависимость мощности от частоты вращения определяется зависимостью. Работа двигателя по винтовой характеристике может быть обеспечена путем снижения цикловой подачи топлива при уменьшении частоты его вращения. В соответствии с формулой можно определить характер изменения среднего эффективного давления при работе двигателя по винтовой характеристике:. Отсюда следует, что винтовая характеристика является совместной характеристикой двигателя и потребителя мощности — гребного винта. Винтовые характеристики показывают характер изменения параметров двигателя при работе на винт рис. Характер кривой будет в основном определяться элементами винта. На других скоростных режимах двигатель значительно недогружен, что снижает экономические показатели двигателя. При малых цикловых подачах топлива ухудшаются процессы его распыливания, смесеобразования и сгорания, двигатель фактически работает на режимах, близких к холостому ходу, и поддерживать постоянной его частоту вращения с помощью регулятора становится трудно. По этой причине каждый двигатель имеет минимально устойчивую частоту вращения n min , которая составляет Длительность работы двигателя при минимально устойчивой частоте вращения не должна превышать 0, Вид винтовой характеристики зависит от конструкции гребного винта, обводов корпуса судна, гидравлических условий работы гребного винта состояние моря, осадка, глубина под килем, направление потока воды, обтекающего гребной винт и других факторов. Поэтому в эксплуатации гребной винт создаёт поле характеристик, ограничиваемое следующими винтовыми характеристиками:. Первая соответствует наибольшей мощности, потребляемой гребным винтом, вторая сбросу нагрузки. При определении номинальной частоты вращения и номинальной мощности при непосредственной связи с гребным валом, совмещают внешнюю, ограничительную характеристики с нормальной винтовой. Нормальная винтовая характеристика снимется при прямом свободном ходе судна, на спокойной воде, чистом корпусе и нормальной осадке судна при работе всех гребных валов судна. Коэффициент 'С' определяется по данным для номинального режима. Для данного судна при неизменных гидродинамических условиях работы гребного винта коэффициент 'С' сохраняется постоянным. В этом случае внешняя, ограничительная и винтовая характеристики пересекаются в одной при номинальной частоте вращения. При изменении гидравлических условий работы гребного винта значение коэффициента 'С' будет меняться. В связи с этим изменится мощность, поглощаемая гребным винтом при данной частоте вращения гребного вала. Обычно на практике чаще всего происходит увеличение коэффициента 'С', так называемое 'утяжеление' винтовых характеристик. В этом случае возникнут ограничения по частоте вращения, поскольку максимально допустимую мощность двигатель будет развивать при пониженной частоте вращения. Предельным случаем 'утяжёления' винтовой характеристики Является швартовная характеристика, когда судно стоит на месте а гребной вал вращается, создавая упор. Однако, на практике возможны и другие случаи, когда судно идёт в балласте, попутном ветре, по течению, попутной волне. Тогда будет происходить 'облегчение' винтовой характеристики и она будет располагаться ниже нормальной винтовой характеристики. Предельным случаем 'облегчения' винтовой характеристики является работа двигателя с оголённым гребным винтом при сильном дифференте на нос. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? В соответствии с формулой можно определить характер изменения среднего эффективного давления при работе двигателя по винтовой характеристике: Поэтому в эксплуатации гребной винт создаёт поле характеристик, ограничиваемое следующими винтовыми характеристиками:

Условные знакина плане

Подбор винта для водоизмещающего катера

Манометр избыточного давления мпз у

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Внебольничная пневмония нижней доли левого легкого

Судовые энергетические установки

Правило ко святому причащению

/ Бондаренко

Где выгодно разместить деньги под проценты

Винтовые характеристики

Таблица футбол беларусь

Подбор винта для водоизмещающего катера

Психоневрологический диспансер орехово зуево график работы

/ Бондаренко

Основные способы приготовления рыбы

Винтовые характеристики

Уфмс в пушкино ул оранжерейная график работы

Судовые энергетические установки

Как установить бреф на унитаз

Подбор винта для водоизмещающего катера

Где скачать фильмы какой сайт

telegra.ph

Объемный винтовой двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Объемный винтовой двигатель

Cтраница 1

Объемный винтовой двигатель диаметром 195 мм ( Д-195), разработанный Пермским филиалом ВНИИБТ, выпущен в одном экземпляре и прошел промышленные испытания в Меги-онском управлении буро вых работ.  [1]

При бурении объемными винтовыми двигателями в твердых породах проходка на долото увеличивается более чем в 2 раза, а в мягких - на 20 - 50 % по сравнению с турбинным способом, механическая скорость ниже на 20 - 50 % в обоих случаях.  [2]

Большой крутящий момент объемных винтовых двигателей в принципе дает возможность успешно применять долота, требующие высоких крутящих моментов - трехшарошечные с большими высотой и шагом зубьев, со значительным скольже - - нием, одношарошечные при бурении мягких, пластичных пород. Относительно низкая частота вращения объемных винтовых двигателей позволяет использовать их с большей эффективностью, чем турбобуры, и при разбуривании абразивных пород. Менее чувствителен винтовой двигатель и к уменьшению диаметра ствола, что в сочетании с меньшим перепадом давления в нем делает его более перспективным в бурении глубоких скважин.  [3]

Другим направлением в совершенствовании гидравлических забойных двигателей является разработка объемного винтового двигателя, отличающегося от турбобура принципом работы и более жесткой характеристикой, большим крутящим моментом, меньшей частотой вращения ( до 250 об / мин), меньшими габаритами, меньшим потребным расходом жидкости и меньшим перепадом давления. Винтовой двигатель имеет большую мощность, большой крутящий момент при меньшей частоте вращения. К настоящему времени разработан ряд двигателей диаметром от 54 до 195 мм. Винтовыми двигателями пока пробурены лишь первые миллионы метров. Принципиальные особенности характеристики винтового двигателя позволяют рассматривать его как очень перспективный забойный двигатель, особенно при необходимости иметь большие крутящие моменты при малых расходах, т.е. при бурении на больших глубинах в твердых абразивных и пластичных породах и бурении скважин уменьшенных и малых диаметров с промывкой хорошо очищенными от твердой фазы растворами.  [4]

Другим направлением в совершенствовании гидравлических забойных двигателей является разработка объемного винтового двигателя, отличающегося от турбобура принципом работы и более жесткой характеристикой, большим крутящим моментом, меньшими частотой вращения ( 120 - 250 об / мин), габаритами, расходом жидкости и перепадом давления. Однозаходный винтовой двигатель для бурения был разработан в США в 1964 г. и с тех пор применяется при проводке скважин. Однако его техническая характеристика существенно уступает разработанному в Пермском филиале ВНИИБТ многозаходному винтовому двигателю. Отечественный винтовой двигатель имеет большую мощность, больший момент при меньшей частоте вращения.  [5]

Большой крутящий момент объемных винтовых двигателей в принципе дает возможность успешно применять долота, требующие высоких крутящих моментов - трехшарошечные с большими высотой и шагом зубьев, со значительным скольже - - нием, одношарошечные при бурении мягких, пластичных пород. Относительно низкая частота вращения объемных винтовых двигателей позволяет использовать их с большей эффективностью, чем турбобуры, и при разбуривании абразивных пород. Менее чувствителен винтовой двигатель и к уменьшению диаметра ствола, что в сочетании с меньшим перепадом давления в нем делает его более перспективным в бурении глубоких скважин.  [6]

Иногда буровой раствор используют в качестве рабочего агента для гидравлического или пневматического двигателя, устанавливаемого непосредственно над долотом, чтобы привести его во вращательное движение. Это может быть турбобур или объемный винтовой двигатель, гидро - или пневмоударник.  [7]

Решение оптимизационной задачи при бурении с забойным двигателем несколько усложняется, поскольку в этом случае необходимо согласовать режим отработки долота с рабочей характеристикой забойного двигателя. Одни двигатели ( электробур, объемный винтовой двигатель) отличаются достаточно жесткой характеристикой, и частота вращения вала мало зависит от загрузки; у турбобуров, наоборот, частота вращения может варьировать в широких пределах.  [8]

Решение оптимизационной задачи при бурении с забойным двигателем несколько усложняется, поскольку в этом случае необходимо согласовать режим отработки долота с рабочей характеристикой забойного двигателя. Одни двигатели ( электробур, объемный винтовой двигатель) отличаются достаточно жесткой характеристикой, и частота вращения мало зависит от загрузки; у турбобуров, наоборот, частота вращения может варьировать в широких пределах.  [9]

Удельная подача, характеризующая интенсивность промывки, выбирается согласно опытным данным. Это обусловлено более совершенной конструкцией современных долот. Тогда подачу выбирают по большему расчетному значению. При бурении гидравлическими забойными двигателями величина подачи уточняется согласно требованиям и рабочей характеристике используемого турбобура либо объемного винтового двигателя.  [10]

Удельная подача, характеризующая интенсивность промывки, выбирается согласно опытным данным. Это обусловлено более совершенной конструкцией современных долот. Результаты расчета необходимой подачи по формулам (16.1) и (16.2) в некоторых случаях не совпадают вследствие различных сочетаний возможных размеров труб и долот. Тогда подачу выбирают по большему расчетному значению. При бурении гидравлическими забойными двигателями значение подачи уточняется согласно требованиям и рабочей характеристике используемого турбобура либо объемного винтового двигателя.  [11]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru