Что такое индикаторный привод

Пиметры.Быстроходные дизели, как правило, не имеют индикаторных приводов, а снабжены только индикаторными кранами. В этом случае возможность снятия индикаторных диаграмм механическим индикатором исключается. Следует отметить, что с увеличением быстроходности двигателя искажения индикаторных диаграмм становятся значительными, это вызвано искажением перемещений поршенька из-за инерционности подвижных частей индикатора. Если массу подвижных частей индикатора довести до весьма значительных размеров и этим увеличить их инерцию, то при определенных конструктивных соотношениях и достаточно быстром изменении давления в работе цилиндра пишущее устройство установится в уравновешенном состоянии и вычертит на бланке горизонтальную прямую линию, соответствующую некоторому среднему давлению газов в цилиндре двигателя во времени. На этом принципе основана работа пиметров.

Рис. 1. Пиметр.

Схема прибора приведена на рис. 1. В цилиндрическом корпусе 21 пиметра установлены массивные диски 13 и 15, называемые соответственно основной и дополнительной массами. Диски связаны между собой спиральной пружиной 14. На сплошной оси 6 погашены дополнительная масса и стрелка 4, а на пустотелой оси 7 — основная масса и шестеренка 5. С шестеренкой входит в зацепление зубчатый сектор 25, связанный тягой 24 с рычагами 23, имеющими противовес 16. Правый конец рычага шарнирно подвешен на тяге 17. Осью 8 рычаг соединен с вильчатым штоком 22 поршенька 20. Шток соединен с пружиной 3, которая упирается в полый винт 1. Поршенек находится во втулке 19, закрепленной в корпусе прибора. Накидной гайкой 12 пиметр крепится к индикаторному крану двигателя. Газы из цилиндра давят на поршенек и это усилие передается массивным дискам.

Усилие будет изменяться периодически, соответственно частоте циклов. Следовательно, массы и стрелка прибора придут в колебательное движение с некоторой амплитудой, которая будет тем меньше, чем больше масса дисков и чем выше частота вращения вала двигателя. В действительности амплитуда колебаний настолько мала, что колебания становятся практически незаметными. Стрелка прибора указывает на шкале среднее давление в цилиндре по времени. Вследствие того, что это давление будет средним не по ходу поршня (как в поршневом индикаторе), а по углу ПКВ, оно носит название среднего давления по времени и обозначается через p_t.

Параметр p_tявляется косвенным показателем цилиндровой мощности. Следовательно, определив величину p_t во всех цилиндрах двигателя, можно судить о степени равномерности распределения нагрузки по отдельным цилиндрам. В этом преимущество пиметра. Недостаток же этого прибора состоит в том, что по его показаниям нельзя определить мощность, развиваемую в цилиндрах двигателя. В зависимости от значения максимального давления в рабочих цилиндрах двигателя пользуются либо только одной пружиной 3, либо пружиной и шайбой 2. При средних давлениях до 0,52 МПа достаточно одной пружины, а при давлениях от 5 до 1,02 МПа стрелка выходит за пределы шкалы. В этом случае для увеличения предварительного натяжения пружины устанавливают шайбу и отсчет производят по нижней шкале. Некоторые модели пиметров имеют в комплекте две пружины разной жесткости (№ 1 и 2). Для охлаждения прибора и уменьшения трения подвижных частей пиметры снабжают элементарными системами смазки и охлаждения.

Смазка подвижных частей пиметра осуществляется следующим образом. Масло периодически заливают в полость поршенька через торцевое отверстие, закрытое пробкой 11. По трубе 9 газы проникают в полость поршенька и выдавливают масло через отверстие 10 в нижнюю кольцевую канавку поршенька. Отработавшее масло отводится по трубе 18.

Максиметры. Для эксплуатационной регулировки быстроходных дизелей в судовых условиях одних показаний пиметра может оказаться недостаточно. Для выравнивания мощности по цилиндрам необходимо знать причину недогрузки или перегрузки отдельных цилиндров, а для этого требуется определить давление сгорания и давление сжатия в каждом цилиндре в отдельности.

Давление сжатия и сгорания можно определить при помощи максиметра. Газы из цилиндра двигателя поступают к манометру, проходя через невозвратный клапан. При включенных топливных насосах манометр будет показывать давление сгорания, а при выключенной подаче топлива — давление в конце сжатия. Ошибка измерений не превышает 0,03 МПа и является несущественной.

Максиметр (рис. 2) состоит из корпуса 9 и манометра 12. Корпус изготовлен из стали и снабжен ребрами для более интенсивного отвода теплоты. К корпусу на резьбе крепится стальная промежуточная камера 2, также имеющая ребра. При помощи накидной гайки 1 прибор присоединяется к индикаторному крану цилиндра двигателя.

Рис. 2. Максиметр.

Трехходовым клапаном 10 полость максиметра может сообщаться с атмосферой для выпуска газов или с манометром (через штуцер 11). Внутри максиметра находится щелевой 3 и сетчатый 4 фильтры, задерживающие твердые частицы продуктов сгорания, седло 5 клапана 7 и дроссельная шайба 6. Подъем клапана регулируется ограничителем 8. Ограничение подъема клапана имеет существенное значение, так как при малом подъеме клапана (порядка 0,2— 0,3 мм) создается значительное сопротивление проходу газов, особенно в начальный период пуска. Дополнительное сопротивление создается дроссельной шайбой. Благодаря наличию этих сопротивлений исключается возможность резких колебаний стрелки манометра и быстрого выхода прибора из строя.

Прибор работает следующим образом. После продувания индикаторного крана и присоединения максиметра индикаторный кран открывают не более чем на 30 с. Невозвратный клапан 7 пропускает газы только в одном направлении, и через некоторое число рабочих циклов в полости прибора устанавливается давление, равное максимальному давлению в цилиндре двигателя. После определения давления газы выпускают в атмосферу, и прибор снимают с индикаторного крана. Ввиду возможности быстрого загрязнения максиметра смолистыми и другими осадками, после использования его необходимо разобрать и тщательно очистить детали, а при обнаружении неплотностей — протереть детали и смазать их.

Date: 2022-07-01; view: 1409; Нарушение авторских прав

Если сопротивление движению судна по каким-либо причинам увеличилось, например вследствие обрастания корпуса, плохой погоды, влияния мелководья или при буксировке трала, гребной винт становится более «тяжелым». Иначе говоря, он потребляет от двигателя при той же частоте вращения мощности, большую, чем при обычных условиях. В установке с обычным гребным винтом фиксированного шага во избежание перегрузки двигателя снижают частоту вращения. На сколько нужно понизить частоту вращения, определяют в каждом конкретном случае в соответствии с инструкцией завода-изготовителя, в которой указываются предельные значения температуры выпускных газов, расхода топлива или максимального давления сгорания для каждого значения частоты вращения (ограничительная характеристика). В установке с ВРШ нет необходимости снижать частоту вращения — можно лишь уменьшить шаг винта с таким расчетом, чтобы параметры двигателя, контролируемые по приборам, соответствовали номинальному режиму.

Наиболее тяжелым установившимся режимом является работа на швартовах. В этом случае сопротивление движению корпуса бесконечно велико.

В практике эксплуатации возможны случаи уменьшения сопротивления движению судна, например при плавании в балласте или при сильном попутном ветре. Гребной винт при этом становится «легче», т. е. несколько недогружает главный двигатель при номинальной частоте вращения.

Выбор режима при увеличении сопротивления движению судна диктуется необходимостью сохранения тепловой и механической напряженности двигателя в нужных пределах. Показателем теплонапряженности является величина и характер изменения температуры в стенках поршней, цилиндровых втулок и крышек. Так, температура зеркала цилиндра в районе первого поршневого кольца (при положении поршня в в. м. т.) не должна превышать 175° С во избежание разрушения масляной пленки и возникновения сухого трения. Температура поршней лимитируется в районе первого поршневого кольца из условий предотвращения его закоксовывания, на днище поршня из условий сохранения допускаемых тепловых напряжений и отсутствия коксо- и лакообразования со стороны, омываемой охлаждающим маслом.

Показателем механической напряженности является напряжения и деформации, возникающие в деталях от действия сил давления газов и сил инерции движущихся частей. Косвенно о механической напряженности можно судить по величине максимального давления сгорания и жесткости работы двигателя, под которой понимают интенсивность повышения давления в цилиндре во время сгорания топлива.

Большое влияние на механическую напряженность коленчатого вала оказывают крутильные колебания. Коленчатый вал вместе с другими присоединенными к нему движущимися поступательно и вращающимися деталями представляет собой упругую систему, отдельные участки которой при работе двигателя закручиваются и раскручиваются в разных направлениях. Такие «вынужденные» крутильные колебания наблюдаются на всех режимах, и вызываются они главным образом периодическим действием сил давления газов в цилиндрах. Иногда оказывает влияние и неравномерный крутящий момент гребного винта, периодичность изменения которого зависит от числа лопастей.

Упругая вращающаяся система валов обладает собственными колебательными свойствами — частотой свободных колебаний и их формой. Эти свойства зависят только от расположения масс деталей и упругости соединяющих их участков вала. Свободные колебания не развиваются при работе двигателя, их можно лишь возбудить искусственно, если кратковременно приложить крутящий момент.

После прекращения действия момента система начинает колебаться с определенной частотой, но колебания быстро затухают благодаря внутреннему трению в материале валов. В зависимости от того, в каком месте вала приложить момент, могут возникнуть колебания разных форм. При одной из форм — одноузловой — концы валовой линии закручиваются в разных направлениях, а в средней части одно из сечений не участвует в колебаниях (узел). При двухузловой форме оба конца валовой линии закручиваются в одну сторону, а ее средняя часть — в другую; таким образом образуются два узла. Возможны также трехузловая, четырехузловая и другие формы колебаний. Чем выше форма колебаний, тем больше частота свободных колебаний. В обычных установках практическое значение могут иметь одноузловые и двухузловые колебания; их частота соответственно составляет 200—3000 и 900—10 000 колебаний в минуту.

При увеличении или уменьшении частоты вращения вала двигателя соответственно изменяется и частота вынужденных колебаний от сил давления газов в цилиндрах. На некоторых режимах она совпадает с частотой свободных колебаний одно- или двухузловой формы. В результате развиваются резонансные колебания. Степень их опасности определяется расчетом еще при проектировании установки и проверяется специальным прибором (торсиографом) на одном из судов каждой серии. В случае, если напряжения не превышают допускаемой величины, никаких ограничений не накладывается. Некоторое превышение напряжений говорит о необходимости назначить запретную зону. Продолжительная работа двигателя в этой зоне недопустима, так как может привести к разрушению валовой линии в одном из сечений из-за усталости материала вала. Возможно также повреждение зубьев шестерен редуктора. Внешне работа двигателя в запретной зоне может сопровождаться заметной вибрацией и шумами, но эти признаки обнаруживаются не всегда.

Запретные зоны отмечаются на тахометре красным сектором. Проход через запретную зону при увеличении или уменьшении частоты вращения осуществляется плавно, но быстро.

Значительное превышение напряжений при резонансах над допускаемыми напряжениями представляет опасность даже при кратковременной работе. В таких случаях дизелестроительным или судостроительным заводом принимаются меры борьбы с крутильными колебаниями. Можно, например, уменьшить ширину или диаметр маховика, и тогда запретная зона сместится в зону выше номинальной частоты вращения. Применяют и специальные устройства — демпферы и антивибраторы.

Общим показателем тепловой и механической напряженности дизеля является степень форсирования. Наиболее удобно оценивать степень форсирования величиной удельной поршневой мощности показывающей, сколько эффективных лошадиных сил приходится на 1 дм²площади поршня.

На долевых режимах удельная поршневая мощность, а следовательно, и тепловая и механическая напряженности резко снижаются. Но это не значит, что малые частота вращения и нагрузки являются наиболее благоприятными для двигателя. На таких режимах ухудшаются условия охлаждения и смазки, происходят забросы масла в выпускной коллектор. Поэтому продолжительная работа на малых нагрузках нежелательна. Некоторые заводы ограничивают минимальную нагрузку на дизель при разных значениях частоты вращения определенными величинами. Такое ограничение, например, введено для распространенного на флоте рыбной промышленности дизеля 8ДР43/61.

Работа двигателя при повышенной температуре наружного воздуха.

На режимах, близких к предельно допустимой в эксплуатации мощности, двигатель чувствителен к параметрам наружного воздуха. Повышение температуры и влажности воздуха и снижение атмосферного давления приводят к уменьшению весового заряда воздуха, поступающего в цилиндры. В результате снижается мощность и экономичность, ухудшается тепловая и механическая напряженность. Наибольшее влияние оказывает температура воздуха.

По указанной причине дизелестроительные заводы гарантируют номинальную мощность при определенных внешних условиях. В СССР нормальными условиями, согласно ГОСТ 5733—51, считаются температура воздуха на впуске 15° С, барометрическое давление (760 мм рт. ст.) и относительная влажность 0,6. Некоторые заводы, например «Русский дизель», гарантируют номинальную мощность и при менее благоприятных условиях, в частности при температуре до 25° С (двигатель 8ДР43/61).

Каждый дизелестроительный завод в инструкции по эксплуатации двигателя регламентирует величину снижения мощности при изменении внешних условий. При отсутствии в инструкции соответствующих указаний можно руководствоваться следующими ориентировочными данными: мощность двигателя следует снижать на 3—5% при увеличении температуры наружного воздуха на каждые 10° С свыше 20° С.

Работа двигателя при выключенном цилиндре.

При невозможности быстро устранить неисправность в одном из цилиндров допускается временная работа двигателя с отключенным цилиндром. Отключение неисправного цилиндра может сопровождаться только прекращением подачи в него топлива или демонтажем деталей движения. В последнем случае у двухтактного двигателя выпускные и продувочные окна закрывают либо специальными приспособлениями, либо путем подвешивания поршня на талях.

Эффективная мощность главных двигателей, работающих при постоянной частоте вращения (в установках с ВРШ), и дизель-генераторов снижается на величину индикаторной мощности отключенного цилиндра.

В установке с обычным винтом фиксированного шага необходимо снизить частоту вращения (об/мин) до значения

где n_н —номинальное число оборотов; N_iц— индикаторная мощность отключенного цилиндра; N_eн— номинальная эффективная мощность дизеля.

Следует иметь в виду, что при отключенном цилиндре изменяется расположение запретной зоны от крутильных колебаний. Поэтому при работе дизеля следует особенно тщательно следить за его шумом и вибрацией.

Работа при трогании с места и разгоне судна.

При трогании с места и разгоне судна, кроме сопротивления воды, необходимо преодолеть еще силу инерции массы судна. Следовательно, движущая сила и момент винта могут быть больше, чем при равномерном движении судна с заданной скоростью.

Если при трогании судна с места скорость вращения вала двигателя будет больше, то последний окажется перегруженным.

Быстрый разгон, позволяя быстрее достигнуть скорости полного хода судна, вызывает более высокую нагрузку двигателя или даже его перегрузку. При медленном разгоне судна вращающий момент постепенно достигает значения момента полного хода, и разгон судна совершается без перегрузки двигателя.

Работа на задний ход и при реверсировании винта.

При работе двигателя на задний ход необходимо, чтобы углы открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизмы и углы опережения подачи топлива в цилиндры были равны соответствующим углам при работе на передний ход.

Если предохранительные клапаны «стреляют» только при работе двигателя «Назад», то это указывает на увеличение угла опережения подачи топлива по сравнению с работой двигателя «Вперед».

При частоте вращения заднего хода, равной частоте вращения полного хода вперед, момент сопротивления может значительно превысить номинальный момент на валу двигателя, что приведет к перегрузке двигателя.

Большую опасность представляет увеличение напряжений в коленчатом валу на маневрах при торможении движения сжатым воздухом для ускорения процесса реверсирования, а также при разгоне двигателя на задний ход при продолжающемся движении судна вперед.

При движении судна полным ходом двигатель в процессе реверсирования должен остановить гребной винт (при выключенном двигателе судно по инерции продолжает движение и гребной винт вращается под действием потока воды за судном), удержать его в неподвижном положении и начать вращать в нужном направлении. При этом на коленчатом валу создается крутящий момент значительно больше номинального, что может привести к поломке коленчатого вала. Для предотвращения перегрузки двигателя реверсирование необходимо осуществлять при возможно меньшей скорости судна.

Date: 2022-07-01; view: 546; Нарушение авторских прав

Основной целью регулирования двигателя по показаниям контрольно-измерительных приборов является равномерное распределение мощности двигателя по цилиндрам.

Согласно правилам эксплуатации, мощность отдельных цилиндров не должна отличаться более чем на 2,5 % от средней мощности для всех цилиндров. В результате регулирования температура отработавших газов, давления р_zи р_c, удельные расходы топлива и смазочных масел должны соответствовать нормальным значениям для данного типа двигателя. Регулирование двигателя по контрольно-измерительным приборам производят через каждые 100—150 ч работы двигателя при обнаружении ненормальности в работе одного или нескольких цилиндров, после регулирования топливной аппаратуры, замены форсунок, переборки деталей ЦПГ, при переходе на новый сорт топлива. Применяемая для регулирования измерительная аппаратура позволяет найти два параметра процесса — давление и температуру.

Судовые двигатели регулируются различными способами. Выбор способа регулирования определяется конструкцией двигателя (степенью его быстроходности). Так, малооборотные судовые двигатели имеют индикаторные приводы, индикаторные краны и установленные в трактах отработавших газов термопары для измерения температур. Индикатором (например, типа Т-50) можно снять индикаторные диаграммы и по их форме иметь представление о протекании процесса, об отклонениях от нормы, а также определить индикаторную мощность цилиндра.

Среднеоборотные двигатели обычно не имеют индикаторных приводов, так как их невозможно установить на двигателе. Такие двигатели имеют индикаторные краны и термопары. Регулирование этих двигателей производят по показаниям давления и температуры отработавших газов.

Ряд высокооборотных двигателей не имеют ни индикаторных кранов, ни термопар. Качество регулирования подобных двигателей обычно определяется состоянием топливного насоса высокого давления. При регулировании двигателей с индикаторными кранами следует пользоваться пиметром, который позволит точнее определить значения среднего по времени давления p_tв каждом цилиндре, а также быстрее выполнить операции настройки. Нет необходимости снимать и обрабатывать индикаторные диаграммы, когда беглый контроль по показателю р_с(если контроль проводят максиметром) и p_t(при контроле пиметром) свидетельствует о нарушении распределения нагрузки по цилиндрам.

Представим себе операции по регулированию нагрузки цилиндров малооборотного судового дизеля с наддувом. Первоначально определим и запишем значения p_tи t_Г.Если двигатель оборудован турбокомпрессорами постоянного давления, то находим значения температуры отработавших газов в каждом цилиндре. В двигателях с импульсными турбокомпрессорами благодаря различной длине выпускных патрубков и взаимным влияниям газовых потоков значения температуры отработавших газов в отдельных цилиндрах будут различны, поэтому в таких двигателях значения t_Гнельзя считать достоверными. В целом же, если известны значения температуры отработавших газов в патрубках на режимах полной нагрузки, они являются важными показателями для правильной регулировки двигателя. Если измерения показали низкие значения p_tи t_Г, в одном из цилиндров по сравнению с другими цилиндрами, то данный цилиндр нуждается в увеличении цикловой подачи топлива. При высоком значении p_tи низком t_Г, необходимо уменьшить угол опережения подачи топлива. При высоких значениях p_tи t_Гследует уменьшить цикловую подачу топлива, так как цилиндр перегружен. При высоком значении t_Ги низком p_tнужно увеличить угол опережения подачи топлива.

Согласно ГОСТ 10150—70, неравномерность распределения параметров по отдельным цилиндрам, считая от средних значений для всех цилиндров, на номинальном режиме не должна превышать для p_i2,5 %, для р_z3,5 %.

Регулирование малооборотного двигателя заканчивается получением и обработкой индикаторных диаграмм.

Таким же образом регулируется среднеоборотный двигатель. При этом отсутствует заключительный этап контроля — съемка индикаторных диаграмм.

Как упоминалось выше, распределение мощности по отдельным цилиндрам быстроходного двигателя обусловлено качеством регулирования ТНВД. При обнаружении ненормальности в работе ТНВД единственным методом контроля является способ выключения цилиндров. Если в многоцилиндровом двигателе, работающем с постоянной нагрузкой, выключить подачу топлива в один из цилиндров, а связь ТНВД с регулятором частоты вращения нарушить, то частота вращения двигателя уменьшится. При этом уменьшение частоты вращения покажет относительную долю отключенного цилиндра в общей мощности двигателя. Если частота вращения не уменьшилась, значит, отключенный цилиндр не работал. Если частота вращения уменьшилась ниже того значения, какое получилось при отключении остальных цилиндров, это значит, что данный цилиндр работал с перегрузкой. Регулируя цикловую подачу (считая, что угол опережения подачи топлива во всех цилиндрах соответствует норме), можно добиться одинакового снижения частоты вращения при последовательном отключении всех цилиндров.

Date: 2022-07-01; view: 394; Нарушение авторских прав