Система запуска судового двигателя. Выхлопные газы. Воздух для горения

25.02.2021

Система запуска судового двигателя. Выхлопные газы.

Система запуска судового двигателя

Для того чтобы запустить двигатель внутреннего сгорания, как известно, его надо несколько раз провернуть, чтобы цилиндры заполнились рабочей смесью, она сжалась и воспламенилась, толкая поршни. Рукоятка, которой заводились старые советские автомобили, для двигателя размеров с дом не подойдёт, нужно что-то помощнее. На судах для этого традиционно используется сжатый воздух, хранящийся в баллонах под давлением 30 бар.

При этом главные двигатели малой мощности или вспомогательные двигатели могут заводиться с помощью электрических или пневматических стартовых моторов, работающих от аккумуляторов или сжатого воздуха. Для этого должна быть предусмотрена система зарядки аккумуляторных батарей, или компрессор для закачки воздуха в баллоны при работающем двигателе. Такой стартовый мотор прокручивает двигатель за зубчатый маховик, пока он не заведётся.

Когда двигатель заводится от сжатого воздуха, он подаётся в цилиндры через работающий от распредвала отдельный распределитель с клапанами, в том же порядке, как и при работе двигателя. Когда двигатель проворачивается, впрыскивается топливо и подача воздуха прекращается.

Для старта обычно достаточно 10 бар. Тем не менее, в баллонах обязательно должно быть давление в 30 бар, чтобы при необходимости завести мотор несколько раз.

Выхлопные газы

По составу выхлопные газы – это очень горячая смесь углекислого газа, водяного пара, несгоревшего топлива и смазки, оксида азота (продукт окисления атмосферного азота), диоксида серы (образуется при сгорании содержащейся в топливе серы) и углерода в виде сажи. Оксид серы реагирует с водой, образую серную кислоту, которая разъедает сталь выхлопных труб судна. Настройкой рабочего цикла двигателя получается в определенных пределах уменьшить количество вредных для экологии оксидов азота и серы.

В некоторых морских районах действует ограничение на использование судами тяжелого топлива с высоким содержанием серы (1.5% вместо обычных 3.5%), чтобы уменьшить выбросы оксида серы в атмосферу. Судно бывает вынуждено перейти на более «чистое» дизельное топливо. Также существуют системы фильтров, уменьшающих выброс оксидов азота, но они достаточно дороги.

Тепло от выхлопных газов можно утилизировать, например, для подогрева топлива, нагрева воды или отопления помещений судна. Иначе оно будет буквально выброшено на воздух. Эту функцию выполняют специальные теплообменники на выхлопных трубах, называемые экономайзерами.

Выхлопные газы могут нагревать специальное масло-теплоноситель, или производить водяной пар для судовых нужд, обычно для разогрева тяжелого топлива.

Несмотря на наличие таких «бесплатных» источников тепла, на корабле всё равно должны быть независимые от работы главного двигателя нагреватели, обеспечивающие отопление и другие нужды судна при стоянке в порту, или когда главный двигатель не работает на полную мощность.

Воздух для горения топлива на судне

Для сгорания топлива в цилиндрах необходим воздух. Он поступает из машинного отделения, при этом туда при помощи вентиляторов подаётся наружный свежий воздух, охлаждая помещение. Но всё равно там очень жарко. Поэтому во флоте ценятся русские мотористы и механики, закалённые паровой русской баней.

В цилиндры воздух подаётся с некоторым избытком, чтобы улучшить процесс горения и снизить температуру выхлопных газов.

Подача воздуха для горения под давлением может резко поднять мощность двигателя, поэтому часто используется турбина с теплообменником. В ней кинетическая энергия выхлопных газов используется для предварительного сжатия воздуха, который после охлаждения поступает в цилиндры.

Вот так воздух в разных видах используется в судовых энергетических установках.

Диагностика и настройка судовых, корабельных дизелей

ООО «Техтранс Д» – услуги по диагностике и настройке судовых, корабельных дизелей. Разрабатываем, производим и поставляем комплексы диагностики рабочего процесса дизельных двигателей. Звоните!

Судовые дизельные двигатели

Двигатели внутреннего сгорания являются в настоящее время основным видом двигателей для коммерческих (грузовых и пассажирских) судов и военных кораблей. Дизельные двигатели разделяются по конструкции и по организации цикла работы на двухтактные и четырехтактные. Кроме того, по числу оборотов они разделяются на малооборотные (до 300 об/мин), среднеоборотные (300-900 об/мин) и высокооборотные (более 900 об/мин).

Дизельные двигатели известны давно и развивались в направлении создания двигателей большей мощности, необходимой для высокой скорости хода судна. На рис.1 представлен внешний вид и основные узлы судового дизельного двигателя марки RND 105. Это крупный восьмицилиндровый двухтактный судовой дизель. Диаметр цилиндра – 1050 мм; ход поршня – 1800 мм; число оборотов – 108 об/мин; вес двигателя – 1175 т; тепловая эффективность – 41,5%; механическая эффективность – 91%.

Рис. 1

Рис.1. Внешний вид и основные узлы судового дизельного двигателя марки RND 105.

Intermediate wheel – промежуточная шестерня, сателлит; camshaft drive wheel – приводная шестерня распредвала; cylinder block – блок цилиндров; connecting rod – шатун; crankshaft web – щека коленчатого вала; turning gear motor – моторедуктор; turning wheel – валоповоротная шестерня; thrust block assembly – узел упорного подшипника; crosshead assembly – головка шатуна; turbocharger – агрегат турбонаддува; piston rod – шток поршня; piston – поршень; cylinder liner – втулка цилиндра; cylinder head – крышка цилиндра; starting air main – магистраль пускового воздуха; jacket water supply – водяная рубашка охлаждения двигателя.

Размещаются главные двигатели в машинном отделении (МО) судна, как правило, ближе к корме, чтобы сократить протяженность валов, передающих обороты через редуктор на гребной винт. На рис.2 представлено размещение главного и вспомогательного двигателей в МО судна.

Рис. 2

Рис.2. Оборудование МО судна.

Refrigerating unit – холодильная установка; Steering gear – рулевая машина; Turbochargers – турбонаддувочные агрегаты; Auxiliary engines – вспомогательные двигатели; Generator – генератор; Turbocharger – турбонаддувочный агрегат; Air compressor – воздушный компрессор; Pumps – насосы; Main engine – главный двигатель; Gearbox – редуктор; Shaft bearing – подшипники вала; Sterntube – дейдвудная труба; Rudder carrier – рудерпост.

Диагностика и настройка дизелей

Судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС) состоят из многочисленных деталей и узлов, подверженных различным видам повреждений, для оценки степени развития которых (без разборки машины) требуются специальные средства и методы технической диагностики.

Компания «Техтранс-Д» производит и поставляет современные системы диагностирования судовых дизелей собственной разработки.

Нормальное техническое состояние корабельного дизеля обеспечивает надежную его работу, получение нормальной мощности на протяжении всего периода эксплуатации между ремонтами, безаварийную работу дизеля в сложных навигационных условиях.
Нормальное техническое состояние дизеля обеспечивается грамотной эксплуатацией и своевременной регулировкой, настройкой, выполнением требований ПТЭ, инструкций завода-строителя.

Ниже приводятся основные общие положения для всех дизелей по контролю за техническим состоянием. Эти операции осуществляются периодически во время эксплуатации, а также во время ремонта дизеля.

Нахождение мертвых точек

Исходными положениями для регулировки органов распределения дизеля являются верхнее и нижнее крайние положения деталей движения, которые соответственно называются верхними или нижними мертвыми точками.

Обычно на обод маховика, закрепленный на коленчатом валу, наносят специальные риски, совмещение которых со специальной стрелкой-указателем, закрепленной к неподвижной детали дизеля (кожух маховика, станина), соответствует установке мотыля данного цилиндра в в. м. т.

В обе стороны от риски, а иногда по всему ободу маховика имеется градуировка для регулирования газо-, топливо-, и воздухораспределения.

Для определения верхних и нижних крайних положений у крейцкопфных дизелей на ползунах и параллелях имеются специальные риски, совмещение которых указывает на крайнее положение деталей движения нужного цилиндра, однако если достоверность установки деталей движения в мертвых точках вызывает сомнение, есть несколько способов их установки в в. м. т. и н. м. т. без специальной градуировки и разметки.

Для определения в. м. т. у крейцкопфного дизеля проворачивают коленчатый вал в сторону вращения и, не доводя кривошип на 20 30° до в. м. т., наносят риски (рис. 168):

• в любом месте на ползуне;
• на параллелях против первой метки;
• на валу в любом месте;
• напротив третьей метки на вкладыше подшипника.

Затем проворачивают коленчатый вал в сторону вращения до совпадения риски первой с меткой 2 (положение Б) и наносят риску 5 на вкладыше подшипника напротив передвинувшейся метки 3 на валу.

Измерив расстояние между рисками 4 и 5, делят его пополам и наносят на вкладыши подшипника метку 6. Проворачивая коленчатый вал до совпадения риски 3 с меткой 6, устанавливают детали движения в в. м. т.

Для определения мертвых точек у тронкового двигателя снимают форсунку, в отверстие вставляют стержень, который упирается в днище поршня и перемещается вместе с ним, выполняя роль ползуна, а вместо нанесения рисок на параллели на крышке цилиндра устанавливают жесткий указатель. Остальное в определении мертвых точек остается таким же, как и для крейцкопфного дизеля.

Проверка и установка высоты камеры сжатия

Давление и температура в конце сжатия в цилиндре дизеля определяются степенью сжатия «е» которая является отношением полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. Степень сжатия определяется расчетным путем при проектировании дизеля и должна оставаться постоянной на все время работы дизеля, если не предполагается его модернизация (устройство наддува, изменение частоты вращения коленчатого вала и др.).

Во время эксплуатации дизеля, по мере износа шеек вала и их подшипников, износа поршневого пальца и его подшипников или цапф и головного подшипника для крейцкопфных дизелей, наблюдается некоторая просадка деталей движения и увеличение высоты камеры сжатия, что вызывает уменьшение степени сжатия и ухудшение некоторых характеристик дизеля:

1. ухудшается пуск дизеля из-за уменьшения температуры в конце сжатия;
2. увеличивается период задержки самовоспламенения топлива, что приводит к быстрому нарастанию давления в цилиндре при горении топлива;
3. уменьшается к. п. д. цикла.

Нежелательно также уменьшение объема камеры сжатия и увеличение степени сжатия во время ремонта дизеля и замены некоторых деталей двигателя (поршня, шатуна, штока).

Увеличение степени сжатия хотя и увеличивает несколько к. п. д. цикла, однако приводит к росту максимального давления цикла и увеличению механических нагрузок на детали дизеля.

Критерием для оценки объема камеры сжатия служит обычно линейная величина, определяющая высоту камеры сжатия. Высота камеры сжатия указывается в инструкции завода-строителя.

Высоту камеры сжатия определяют следующим образом: на головку поршня, когда он не дошел по углу поворота мотыля на 20—30° до в. м. т,, укладывают свинцовую выжимку, затем проворачивают коленчатый вал так, чтобы поршень прошел в. м. т. Эту операцию проделывают дважды. Среднеарифметическое значение толщины двух выжимок и составляет высоту камеры сжатия.

Высоту камеры сжатия можно также определить установкой поршня в в. м. т. одним из указанных способов и замером расстояния (через форсуночное отверстие) от днища поршня до днища цилиндровой крышки. Однако, иногда, особенно после замены некоторых деталей, вмонтированных в цилиндровую крышку (клапаны выпускной, впускной, пусковой, форсунка), и изменения конфигурации камеры сгорания линейная величина высоты камеры сжатия может не дать точного ее объема. В таких случаях для точного определения объема камеры сжатия необходимо снять цилиндровую крышку, установить поршень в в. м. т., заполнить солидолом зазор между втулкой и головкой поршня, установить крышку на место и залить камеру сжатия до нижнего форсуночного отверстия смесью 50% масла и 50% керосина.

Диагностика и настройка механизма газораспределения

Правильность установки деталей газораспределения (шестерни привода, распределительный вал, толкатели, штанги, рычаги, клапаны) обеспечивается фиксацией шестерен привода на коленчатом и распределительном валах, фиксацией распределительных шайб и установкой зазора между рычагами и клапанами, между кулачными шайбами и толкателями.

При правильной установке деталей газораспределения фазы газораспределения (моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов относительно мотыля коленчатого вала) точно соответствуют круговой диаграмме фаз газораспределения, составленной заводом-строителем.

Обычно маловероятно нарушение фаз газораспределения во время эксплуатации дизеля, так как все детали привода зафиксированы и отмечены специальными метками. Нарушение газораспределения может произойти после разборки деталей газораспределения во время ремонтов и особенно при замене приводных шестерен.

Для проверки правильности установки газораспределения детали движения первого цилиндра устанавливают в в. м. т., затем разворачивают коленчатый вал против хода вращения на угол, соответствующий углу предварения открытия впускного клапана, согласно диаграмме фаз газораспределения. При таком положении деталей газораспределения между кулачной шайбой и роликом толкателя закладывают пластинку щупа толщиной 0,03—0,05 мм.

Если при развороте коленчатого вала в сторону правильного вращения пластинка «закусывается», а рычаг упирается в шток клапана, то газораспределение установлено правильно. Обычно нет необходимости проверять открытие выпускного клапана и клапанов остальных цилиндров, так же как и проверять газораспределение дизеля на задний ход, так как кулачные шайбы переднего и заднего ходов впускного и выпускного клапанов или откованы вместе с распределительным валом или заклинены на распределительном валу один относительно другого под определенным углом.

Установка кулачных шайб обеспечивается плотной посадкой их на распределительный вал на шпонках и фиксацией специальным штифтом, концы которого слегка заклепывают.

Для обеспечения плотной посадки клапана в гнездо при монтаже деталей газораспределения между рычагом и штоком клапана устанавливают тепловой зазор для свободного удлинения клапана. Обычно величина зазора для выпускного клапана несколько больше, чем для впускного, так как первый нагревается больше. Во время эксплуатации дизеля тепловые зазоры периодически проверяют и регулируют, заворачивая или отворачивая ударный болт на рычаге или изменяя длину штанги толкателя.

Проверка и настройка воздухораспределения

Во время эксплуатации двигателя возможна разрегулировка деталей воздухораспределения, что может ухудшить пуск дизеля или даже сделать его невозможным.

Проверку и регулировку воздухораспределения с механическим приводом пусковых клапанов осуществляют так же, как газораспределение. У дизелей с золотниковым воздухораспределением и управляемыми пусковыми клапанами устанавливают коленчатый вал в положение, соответствующее началу открытия воздухораспределительного золотника, при этом кулачная шайба должна набегать на ролик толкателя распределительного золотника, что будет соответствовать началу подачи воздуха на управление пусковым клапаном цилиндра.

При дисковом воздухораспределении коленчатый вал устанавливают в положение, соответствующее началу открытия пускового клапана, при этом отверстие, через которое воздух подается на управление пусковым клапаном нужного цилиндра, должно начинать открываться. Обычно, как и при проверке газораспределения, ограничиваются контролем правильности воздухораспределения первого цилиндра для пуска дизеля на передний ход.

Проверка и настройка топливной аппаратуры

От качественной работы топливной аппаратуры зависит получение номинальной мощности и равномерное распределение ее по цилиндрам дизеля, минимальный износ цилиндро-поршневой группы, надежная работа и долговечность дизеля.

В судовых условиях с целью контроля за техническим состоянием и работой топливной аппаратуры периодически проверяют: нулевую подачу топливных насосов; равномерность подачи топлива по отдельным цилиндрам; угол опережения подачи топлива в цилиндр относительно мотыля коленчатого вала; плотность (степень износа) плунжерных пар; плотность посадки иглы и качества распыла и регулировку давления открытия (подъема) иглы форсунки.

Проверка нулевой подачи топливных насосов

Нулевая подача гарантирует остановку дизеля при положении рукоятки управления топливными насосами на положении «Стоп» без применения средств аварийной остановки дизеля.

Для проверки и установки нулевой подачи, а также для проведения других контрольных операций с топливной аппаратурой применяется специальный прибор — менископ.

Отсоединив от нагнетательного штуцера топливного насоса форсуночную трубку, устанавливают на ее место менископ (рис. 169), который крепится накидной гайкой 4 к штуцеру топливного насоса 5 и состоит из металлической трубки 3, соединенной со стеклянной трубкой 1 резиновым дюритом 2.

Затем специальным приспособлением заставляют плунжер контролируемого насоса при положении рукоятки на номинальной подаче совершить несколько рабочих ходов для заполнения менископа примерно до середины стеклянной трубки топливом. В случае отсутствия приспособления для ручного привода топливного насоса необходимо валоповоротным устройством провернуть на несколько оборотов коленчатый вал, чтобы «заставить» работать топливный насос.

При этом с целью предупреждения попадания топлива в остальные цилиндры необходимо отсоединить все форсуночные трубки или открыть контрольные краники на форсунках. После заполнения менископа топливом необходимо установить рукоятку топливных насосов в положение «Стоп» и совершить один рабочий ход плунжером; если уровень топлива (положение мениска) в менископе не меняется, то насос топливо не подает. Таким же образом контролируют нулевую подачу всех насосов.

Если при положении рукоятки топливных насосов на «Стоп» уровень топлива в менископе увеличивается, это говорит о разрегулировке привода воздействия на отсечной клапан насоса (для клапанных насосов) или о развороте плунжера у золотниковых топливных насосов. Во всех случаях необходимо, руководствуясь инструкцией завода-строителя, отрегулировать нулевую подачу насоса.

Проверка равномерности подачи топлива по отдельным цилиндрам

Осуществляют при помощи менископа с мерной стеклянной трубкой или контрольной подачей топлива в мензурку. Для этого отсоединяют форсуночную трубку от форсунки, устанавливают рукоятку управления топливным насосом на номинальную подачу, прокачивают топливный насос один раз, направляя струю топлива в мензурку.

Проведя эту операцию со всеми насосами, определяют равномерность подачи топлива в каждый цилиндр. В случае нарушения подачи, разворачивая плунжер относительно втулки (у золотниковых насосов) или меняя длину промежуточных толкателей привода отсекательных клапанов, устанавливают номинальную подачу топлива.

Проверка угла опережения подачи топлива в цилиндры дизеля

Угол опережения подачи топлива в цилиндр устанавливается заводом-строителем. Угол опережения устанавливается с учетом быстроходности и частоты вращения дизеля, сорта топлива и его цетанового числа.

Изменение угла опережения отрицательно сказывается на работе дизеля. В случае увеличения угла опережения и ранней подачи топлива в цилиндр происходит быстрое нарастание давления в цилиндре до прихода поршня в в. м. т., появляется детонация, что отрицательно сказывается на работе подвижных деталей и сочлененных узлов дизеля.

Уменьшение угла опережения также нежелательно, так как поздняя подача топлива в цилиндр приводит к тому, что топливо догорает во время расширения газов в цилиндрах, что ухудшает качество горения, способствует нагарообразованию и даже выбросу части топлива в выхлопной коллектор.

Для контроля угла опережения можно использовать менископ. Перед контролем рукоятку топливных насосов устанавливают на номинальную подачу и разворачивают коленчатый вал валоповоротным устройством, подводят мотыль проверяемого цилиндра к положению, близкому к началу подачи топлива, в момент страгивания мениска в менископе прекращают дальнейшее проворачивание коленчатого вала и по градуировке на маховике определяют угол опережения подачи топлива в цилиндр.

Угол опережения подачи топлива можно определить, и не прибегая к помощи менископа. Для топливных насосов с регулировкой количества подаваемого топлива по концу подачи угол опережения можно определить фиксацией начала набегания кулачной шайбы на ролик толкателя плунжера насоса.

Для топливных насосов с регулировкой по началу подачи, а также для насосов, у которых регулируется и начало и конец, угол опережения определяют фиксацией момента закрытия отсечного клапана.

Для определения угла опережения подачи у золотниковых насосов- с переменным началом подачи от насоса отсоединяют форсуночную» трубку, устанавливают рукоятку топливных насосов в положение номинальной подачи и, проворачивая коленчатый вал, подводят мотыль за 30—40° до в. м. т. При дальнейшем разворачивании коленчатого вала фиксируется момент начала вытекания топлива из штуцера — это и будет соответствовать началу подачи, т. е. углу опережения подачи топлива.

У золотниковых топливных насосов с регулировкой по концу по¬дачи подача топлива будет осуществляться с момента начала набегания кулачной шайбы на ролик толкателя.

Диагностика плотности плунжерных пар

Степень износа плунжерных пар можно проверить при постоянном давлении, для чего плунжерную пару устанавливают на специальный стенд (рис. 170, а).

Заполнив подплунжерное пространство топливом, нагружают плунжер контрольным грузом и одновременно включают секундомер. Время утечки топлива между плунжером и втулкой сравнивают с рекомендуемым: если время сокращается ниже допустимого, плунжерную пару заменяют.

Испытание при переменном давлении осуществляют на стенде (рис. 170, б). Нагнетая давление в плунжерную пару до величины, рекомендованной заводом-строителем, фиксируют время его падения примерно на 100—200 бар и сравнивают с контрольным. Если это время неизвестно, его можно определить, испытав новую плунжерную пару.

Проверка плотности посадки иглы форсунки, регулирование давления открытия иглы качества распыла

Основными неисправностями в работе форсунок могут быть засорение сопловых отверстий, заедание форсунки, подтекание топлива в результате неплотной посадки иглы в гнездо, пропуск топлива между иглой и ее направляющей, появление трещин в направляющей втулке, попадание топлива в полость охлаждения.

Для предупреждения неисправностей необходимо периодически проводить профилактические осмотры, контрольные проверки и ремонт форсунок; главные мероприятия: притирка иглы по седлу, очистка сопловых отверстий, поверка плотности соприкасающихся поверхностей, установка давления открытия иглы.

Во всех случаях форсунку необходимо разобрать, промыть в керосине или дизельном топливе.

Притирку иглы по гнезду осуществляют на тонкой притирочной пасте с последующей промывкой; в случае появления на игле глубокого пояска его необходимо снять на шлифовальном станке с последующей притиркой по гнезду.

Контроль плотности форсунки, а также регулировку давления подъема иглы осуществляют при помощи специального пресса (рис. 170, в). Пресс состоит из одноплунжерного насоса 2, напорного бака 4, манометра 3, штатива 5, топливосборника 6. Насос приводится в действие рычагом 1. После притирки сопрягаемых деталей и сборки форсунку устанавливают в штатив и соединяют с одноплунжерным насосом.

Затянув пружину форсунки на давление, несколько превышающее давление подъема иглы, топливом заполняют трубку и форсунку и создают давление, предусмотренное инструкцией завода-строителя.

Качество притирки определяют состоянием сопла: при качественной притирке сопло должно быть сухим. Если при этом зазор между иглой и иглодержателем не достиг критических значений, то давление в системе будет падать постепенно, за время, определенное инструкцией.

В случае быстрого падения давления иглодержатель вместе с иглой заменяют. Дальше переходят к регулировке давления открытия иглы, для чего в системе снова создают давление, превышающее давление открытия, затем постепенно уменьшают натяг пружины форсунки так, чтобы игла поднималась при нужном давлении.

Диагностика и настройка равномерности распределения мощности по цилиндрам

В результате разрегулировки топливной аппаратуры и нарушения дозировки подаваемого в цилиндры топлива, а также изменения объема камеры сжатия и ухудшения состояния компрессионных колец двигатель может создавать номинальную мощность за счет недогрузки одних цилиндров и перегрузки других. Такое явление может привести к появлению серьезных неисправностей в перегруженных цилиндрах; к появлению трещин в цилиндровой крышке, цилиндровой втулке и в поршне; к интенсивному нагарообразованию в результате некачественного сгорания топлива из-за понижения коэффициента избытка воздуха и износу цилиндропоршневой группы.

Неравномерное распределение нагрузки по цилиндрам вызывает неравномерный износ мотылевых и рамовых подшипников и искривление линии коленчатого вала.

Простейший контроль за распределением нагрузки по цилиндрам можно осуществить по температуре отходящих газов и температуре охлаждающей воды, выходящей из за- рубашечного пространства цилиндра, и по температурам воды или масла, выходящих из поршня. Более точное распределение мощности по цилиндрам можно определить, сняв и обработав индикаторные диаграммы.

После обработки индикаторных диаграмм и определения среднего индикаторного давления «p t» по отдельным цилиндрам определяют индикаторную мощность каждого цилиндра.

Допускаемые отклонения в распределении мощности не должны превышать среднего значения более чем на 2,5%. Если отклонения выше этих значений, необходимо регулировать топливную аппаратуру, определять высоту и объем камеры сжатия, давление конца сжатия, состояние компрессионных колец цилиндров. В случае выхода из строя одного из цилиндров и невозможности устранения неисправности допускается работа дизеля на остальных цилиндрах, однако мощность дизеля должна быть уменьшена так, чтобы параметры отдельных цилиндров не превышали номинальных значений.

Как работает корабельный двигатель?

Судовые двигатели на судах обеспечивают движение судна из одного порта в другой. Будь то небольшое судно, курсирующее в прибрежных районах, или большое судно, плавающее в международных водах, на борту судна для движения устанавливается четырехтактный или двухтактный морской двигатель.

Судовые двигатели представляют собой тепловые двигатели, используемые для преобразования тепла, вырабатываемого при сжигании топлива, в полезную работу, т. е. выработки тепловой энергии и преобразования ее в механическую энергию. Двигатели, используемые на борту судов, представляют собой двигатели внутреннего сгорания (тип), в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, а после процесса сгорания выделяется тепло.

Принцип работы судового двигателя

Как упоминалось ранее, двигатели IC (внутреннего сгорания) в основном используются для судовых силовых установок и производства электроэнергии. Работу судового двигателя можно объяснить следующей процедурой:

– Топливо впрыскивается в контролируемом количестве под высоким давлением

– Смесь топлива и воздуха сжимается внутри цилиндра двигателя с помощью поршня, который приводит к взрыву смеси при повышении давления за счет сжатия. В результате выделяется тепло, повышающее давление горящего газа 9.0003 2-тактные и 4-тактные двигатели

– Внезапное увеличение давления толкает поршень вниз и передает поперечное движение во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатунного механизма. Взрыв повторяется непрерывно для поддержания выходной мощности в зависимости от типа судового двигателя и его использования.

Прочтите по теме: 14 Терминология, используемая для питания судового гребного двигателя

Коленчатый вал соединен через маховик либо с генератором переменного тока, либо с гребным винтом для выполнения механической работы. Чтобы получить непрерывное вращение коленчатого вала, взрыв должен повторяться непрерывно.

Перед очередным взрывом отработавшие газы вытягиваются из цилиндра через выпускной клапан и подается свежий воздух, что помогает вытолкнуть отработавшие газы, а также обеспечить свежий воздух для следующего процесса сгорания.

Читайте также: Компоненты и конструкция выхлопной системы0044

2-тактный двигатель

Четырехтактный двигатель может быть установлен на судне для производства электроэнергии, а также для приведения в движение судна (обычно на малых судах). Этому двигателю требуется 4 такта, чтобы завершить передачу мощности от камеры сгорания к коленчатому валу.

Прочтите по теме:  Почему двухтактные двигатели чаще используются для приведения в движение судов, чем четырехтактные?

События, происходящие в I.C. двигателя следующие:

1. Такт всасывания для подачи свежего воздуха внутрь камеры – движение поршня вниз
2. Такт сжатия для сжатия воздушно-топливной смеси – движение поршня вверх
3. Рабочий ход – при котором происходит взрыв и поршень толкается вниз
4. Такт выпуска – движение поршня вверх для вытягивания отработавших газов

Четыре события выполняются за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала). Впускной и выпускной клапаны установлены в верхней части головки блока цилиндров для всасывания свежего воздуха и удаления использованных выхлопных газов.

Как клапаны, так и топливный насос (который подает топливо к форсункам) приводятся в действие распределительным валом, который приводится в движение коленчатым валом с помощью зубчатой ​​передачи. В четырехтактном двигателе распредвал вращается с половинной скоростью вращения коленчатого вала. Картер открыт для расположения гильзы поршня, что способствует смазке гильзы.

Двухтактные двигатели используются для приведения в движение судов и имеют больший размер по сравнению с четырехтактными двигателями. В этом двигателе полная последовательность завершается за два цикла, т.е.

1. Такт всасывания и сжатия – движение поршня вверх для втягивания свежего воздуха внутрь и сжатия воздушно-топливной смеси
2. Мощность и выхлоп – это движение поршня вниз из-за взрыва внутри камеры с последующим удалением выхлопа через выпускной клапан, установленный в верхней части цилиндра. Используется сальник, который отделяет и герметизирует картер двигателя от камеры сгорания.

Ниже показано основное видео работы судового двигателя:

В этом видео показано, как работает двухтактный морской двигатель на корабле-

Как и где производится судовой двигатель?

Если вы видели двигатели на кораблях, в том числе небольшие 4-тактные генераторные двигатели, а также массивные 2-тактные пропульсивные двигатели, одна мысль, которая, должно быть, пришла вам в голову: как и где были изготовлены эти двигатели?

Наиболее известными производителями двигателей, чьи двигатели используются на судах, являются:

1. MAN Diesel & Turbo (ранее двигатели B&W) — известны судовыми двигателями с высокими, средними и малыми оборотами
2. Wartsila (ранее Sulzer Engines) — известен своими судовыми двигателями высокой, средней и низкой скорости

.

3. Mitsubishi – производство двигателей для легких, средних и тяжелых условий эксплуатации
4. Rolls Royce – известен своими двигателями для круизных лайнеров и кораблей

.

5. Caterpillar производит среднеоборотные и высокоскоростные судовые дизельные двигатели

Прочтите по теме:  Самые популярные морские силовые установки в судоходной отрасли

Wartsila до сих пор занесен в Книгу рекордов Гиннеса как самый большой корабельный двигатель из когда-либо построенных.

Этот рекорд принадлежит двухтактному двигателю Wärtsilä RT-flex96C с турбокомпрессором. Изготовлен для больших контейнеровозов, имеет следующие размеры:

Длина – 27 метров (88 футов 7 дюймов),

Высота – 13,5 метра (44 фута 4 дюйма)

Вес > 2300 тонн.

Выходная мощность~ 84,42 МВт (114 800 л.с.).

Размер корабельного двигателя различается от корабля к кораблю, тип его хода и выходная мощность. Судовой двигатель может достигать высоты 5-этажного здания, и для его размещения машинное отделение корабля должно быть спроектировано соответствующим образом.

Эти судовые двигатели производятся на заводах-изготовителях. Например, MAN Diesel имеет производственные мощности в Аугсбурге, Копенгагене, Фредериксхавне, Сен-Назере, Шанхае и т. д.

Точно так же Wartsila имеет производственные мощности в Финляндии, Германии, Китае и т. д.

Судовой двигатель также может быть изготовлен на известной верфи, если есть контракт между двумя компаниями.

Двигатель обычно состоит из трех различных секций (поясняется ниже) и, в зависимости от размера машинного отделения и доступа для установки, он может быть установлен на верфи либо в виде секций, либо в виде целого узла.

Прочтите по теме:  Как массивные главные двигатели размещаются в машинном отделении корабля?

Материал, используемый для изготовления судового двигателя

Материал, используемый для изготовления судового двигателя и различных частей судового двигателя: двигатель и вмещает подшипники коленчатого вала и А-образную раму. Для малого двигателя используется цельная отливка из чугуна, а для больших двухтактных двигателей используются сборные литые стальные поперечные секции с продольными балками.

Прочтите по теме:  Важные детали, которые необходимо проверить в основании двигателя судна

Рама А: А-образная рама, как следует из названия, имеет форму буквы «А» и устанавливается над плитой основания двигателя. Он построен отдельно для несущей направляющей траверсы, а сверху поддерживает основание антаблемента. Нижняя поверхность А-образной рамы обработана для создания сопрягаемой поверхности для установки поверх опорной плиты.

Антаблемент: Антаблемент, также известный как блок цилиндров, сделан из чугуна и используется для размещения охлаждающей воды и продувки воздушного пространства. В зависимости от размера двигателя отливка может быть как индивидуальной, так и многоцилиндровой (соединенной болтами). Нижняя часть блока цилиндров обработана так, чтобы образовалась сопрягаемая поверхность, и закреплена на А-образной раме с помощью подогнанных болтов.

Другие различные детали судового двигателя, которые устанавливаются внутри двигателя:

Части электронного двигателя Wartsila RTFlex

Поршень, гильза, цилиндр, шатун, коленчатый вал, распределительный вал, топливный насос, выпускной клапан и т. д., и эти важные части можно подробно изучить в нашей электронной книге —

Обслуживание судового двигателя

Базовый судовой двигатель техническое обслуживание включает в себя плановое техническое обслуживание, которое включает капитальный ремонт важных подвижных и неподвижных частей камеры сгорания.

Ниже приведены некоторые наиболее распространенные работы по техническому обслуживанию судового двигателя:

1. Капитальный ремонт и измерение поршня, колец и поршневого штока
2. Капитальный ремонт и измерение гильзы цилиндра
3. Капитальный ремонт и измерение выпускного клапана
4. Капитальный ремонт и измерение сальника
5. Капитальный ремонт и измерение шатунных и крейцкопфных подшипников
6. Капитальный ремонт и измерение коренных подшипников

Связанные материалы: Типы коренных подшипников судовых двигателей и их свойства

7. Измерение прогиба коленчатого вала

8. Проверка и измерение фаз газораспределения топливного насоса

9. Проверка и капитальный ремонт системы пускового воздуха

Время между капитальными ремонтами различных частей двигателя указывается производителем в руководстве по двигателю. Техническое обслуживание должно выполняться в течение времени, указанного между двумя периодами капитального ремонта, независимо от проблем, обнаруженных двигателем.

Помимо своевременного капитального ремонта, номиналы и мощность двигателя необходимо проверять с помощью цифрового индикатора мощности. Осмотр продувочного пространства также проводится для проверки состояния поршневого кольца, которое, в свою очередь, определяет эффективность системы смазки гильзы цилиндра.

Судовые двигатели, используемые на судах, являются одними из самых сложных и сложных инженерных сооружений. Поэтому морские инженеры проходят специальную подготовку по эксплуатации, техническому обслуживанию и устранению неисправностей судовых двигателей на борту судов.

Вам также может быть интересно прочитать:

Что следует учитывать при капитальном ремонте топливного клапана 

Отказ от ответственности:   Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания Marine Insight не претендуют на точность и не несут за это никакой ответственности. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих указаний или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Корабельные двигатели — 7 конструкций чудовищных двигателей, часть 1

Какие секреты хранят корабельные двигатели ? Самые большие в мире корабли управляются силовыми установками, обеспечивающими серьезную мощность. Эти современные корабельные двигатели различаются по конструкции и использованию, но все они обеспечивают грубую силу, необходимую для перемещения кораблей-монстров через волны монстров. Рассмотрим несколько наиболее впечатляющих.

Судовая газовая турбина GE LM2500

Когда стоимость топлива менее важна, чем мощность и доступное пространство, газовая турбина не имеет себе равных. Газотурбинные двигатели морских кораблей по всему миру позволяют вам почувствовать ускорение лодки, управляя кораблем. Но военно-морские приложения не единственные в использовании газа. Отсутствие шума в турбинах и компактный дизайн делают их идеальными для использования на больших круизных лайнерах, где их можно размещать в ограниченном пространстве вдали от пассажирских кают.

Мы выбираем LM2500 из-за огромного количества этих устройств, установленных на борту кораблей, по последним подсчетам, более тысячи. Предоставив информацию о LM2500 General Electric, производитель турбины, сообщает нам:

Судовая газовая турбина LM2500 представляет собой двухвальный высокопроизводительный двигатель с простым циклом. Унаследованный от авиационных двигателей GE, двигатель LM2500 состоит из газогенератора, силовой турбины, присоединенных топливных насосов и насосов смазочного масла, системы управления подачей топлива и скорости, соответствующих впускных и выпускных секций, систем смазки и продувки, а также органов управления и устройств для запуск и контроль работы двигателя.

Простой в установке и обслуживании, LM2500 имеет следующие особенности: простая модульная конструкция, материалы, устойчивые к морской коррозии, и минимальные требования к размеру, весу и пространству в расчете на произведенную мощность. LM2500 обеспечивает высокую тепловую эффективность и низкий расход топлива и воздуха на единицу производимой лошадиной силы.

General Atomics Hybrid Propulsion

Сверхпроводящий униполярный двигатель постоянного тока, изображенный выше, имеет громкое имя, но еще большую цель. В то время как корабли уже невероятно эффективны по сравнению со всеми другими видами транспорта, у торгового флота все еще есть ежегодные выбросы углекислого газа, равные выбросам от 130 миллионов до 195 миллионов автомобилей. Конечно, они перевозят больше грузов, чем грузовики и легковые автомобили, но есть возможности для значительного улучшения сокращения выбросов.

Этот двигатель является частью гибридной морской силовой установки General Atomic, которую они в настоящее время тестируют для ВМС США. Они говорят нам:

General Atomics разрабатывает технологии электрических кораблей в поддержку интегрированных энергетических систем для ряда приложений класса кораблей. В этих технологиях используется передовая технология преобразования энергии для преобразования и распределения бортовой электроэнергии с повышенной надежностью, живучестью и качеством электроэнергии

GA оценит новые архитектуры для распределения энергии и разработает высоковольтные системы силовой электроники, необходимые для удовлетворения потребностей в электроэнергии современных военных кораблей и торговых судов. Эта работа основана на прошлой работе GA по разработке модулей преобразования энергии (PCM) Integrated Fight Through Power (IFTP).

CODAG – Комбинированная дизельная и газовая турбина

Дизельные двигатели являются рабочими лошадками морского транспорта, а газовые и ядерные турбины используются почти во всех боевых кораблях. Причина в скорости против стоимости. Эксплуатация большого дизельного двигателя требует меньшего количества топлива и большего количества лошадиных сил для длительных морских переходов. Но что, если вам нужна экономичность морского дизеля для длительных путешествий, но нужна скорость газовых турбин при работе близко к суше? С этой проблемой столкнулись конструкторы Queen Mary II. Их решение? Объедините две системы в корпусе одного корабля, получив систему под названием «Комбинация дизельного топлива и газа» или сокращенно CODAG. Википедия говорит нам:

Тяга обеспечивается четырьмя движителями Rolls-Royce Mermaid в гондолах, каждый из которых оснащен одним направленным вперед гребным винтом Kamewa с низким уровнем вибрации и лопастями с отдельными болтами. ( Queen Mary 2 несет 8 запасных лопастей на носовой палубе, непосредственно перед экраном мостика.) Передняя пара закреплена, но задняя пара может вращаться на 360 °, что устраняет необходимость в руле.

Как и в большинстве современных круизных судов, силовая установка Queen Mary 2′ s электрически отделена от ее гребных валов, поэтому ее силовую установку можно более точно описать как «CODAG-электрическую» (по аналогии с турбоэлектрической и дизель-электрической). ). Дизельные двигатели и газовые турбины приводят в действие электрические генераторы, которые обеспечивают мощность для привода четырех электродвигателей Alstom мощностью 21 500 кВт (28 800 л.с.), расположенных внутри движителей в гондолах (и, таким образом, полностью вне корпуса судна).

Газовая турбина Siemens мощностью 340 МВт

При мощности в 340 МВт, передовых системах управления и множестве деталей самой большой (и безымянной!) газовой турбине не хватает только одного — корабля! Верно, эта силовая установка была построена для силовой установки в Германии, но, учитывая ее размер и вес, нет никаких причин, по которым ее нельзя было бы перепрофилировать для морской тяги… ну, нет причин, кроме того, какому кораблю понадобится такая мощность? Siemens сообщает нам:

Жители городка Иршинг в Баварии в этом году вышли толпами, чтобы стать свидетелями традиционного поднятия бело-голубого майского дерева. Три недели спустя они снова появились толпами, «на этот раз из-за беспокойства за полюс, поскольку появился негабаритный трейлер с новой турбиной для городской электростанции. Жители опасались, что турбина длиной 13 м, высотой 5 м и весом 444 т может представлять угрозу для их любимого майского дерева.

Самая большая в мире турбина, построенная на заводе Siemens Power Generation (PG) в Берлине, преодолела 1500 км, чтобы попасть в Иршинг »первоначально по воде по реке Гафель, различным каналам, Рейну и Майну. Затем он спустился по каналу Майн-Дунай в Кельхайм, где его погрузили на грузовик и проехали последние 40 км. Эта одиссея была предпринята потому, что единственный способ по-настоящему испытать такую ​​большую и мощную турбину — ввести ее в эксплуатацию на электростанции. Подробнее..

Дизельный двигатель Wartsila-Sulzer RTA96-C с турбонаддувом

Если вас впечатляет самая большая газовая турбина в мире, пристегните ремень безопасности, поскольку она меркнет по сравнению с дизельным двигателем Wartsila-Sulzer RTA96-C с турбонаддувом, самым большим двигателем в мире. gCaptain сообщает нам:

Двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом Wartsila-Sulzer RTA96-C на сегодняшний день является самым мощным и эффективным тягачом в мире. На заводе Aioi японской компании Diesel United, Ltd были построены первые двигатели, и здесь были сделаны некоторые из этих фотографий.

Предлагается в версиях от 6 до 14 цилиндров, все двигатели рядные. Эти двигатели были разработаны в первую очередь для очень больших контейнеровозов. Судовладельцам нравится конструкция с одним двигателем / одним гребным винтом, а новому поколению более крупных контейнеровозов требовался более мощный двигатель для их движения. Диаметр цилиндра чуть меньше 38 дюймов, а ход чуть больше 98 дюймов.

Двигатель весит 2300 тонн и способен развивать мощность 109000 лошадиных сил.

Не пропустите наш пост с фотографиями самого большого в мире двигателя.

Wartsila 32 Engine

Конечно, самый большой в мире двигатель впечатляет, но современные наиболее технологически продвинутые суда, такие как новые буровые суда Pride International класса P1000, используют передовые системы динамического позиционирования для автоматизации некоторых из самых сложных методов управления судном, таких как оставление стационарный в море. Чтобы привести в действие этих новых монстров бурового мира, вам понадобится несколько гребных винтов, которые могут вращаться на 360 градусов, чтобы поворачивать корабль по требованию. Поскольку самые большие двигатели имеют прямой привод, это решение не подойдет для таких кораблей, как Deep Ocean Ascension, оснащенных шестью двигателями Rolls-Royce мощностью 5,5 МВт.

Чтобы решить эту проблему, инженеры объединили шесть дизельных двигателей Wartsila 18V 32/40 , каждый мощностью 9000 лошадиных сил. Действительно впечатляет! Wartsila сообщает нам:

Двигатель Wärtsilä 32 достиг важной вехи в марте, когда 6000-й двигатель был выпущен с завода Wärtsilä в Ваасе, Финляндия. Этот популярный двигатель с низким уровнем выбросов, способный работать на различных видах жидкого топлива, остается лидером отрасли благодаря длительной разработке продукции. Двигатель по-прежнему привлекает новых клиентов по всему миру как в судостроении, так и в энергетике. Более того, большинство двигателей, построенных 30 лет назад, до сих пор эксплуатируются

Contest

Хотите добавить в свой гардероб рубашку gCaptain бесплатно? Найдите следующую фотографию двигателя корабля в разделе комментариев, и вы можете претендовать на победу.