Что такое индицирование судового двигателя

Методы определения мощности дизеля

Известны несколько способов определения мощности дизеля. На практике наибольшее распространение получили два способа — это определение мощности с помощью пиметра и определение мощности по индикаторным диаграммам.

Определение мощности с помощью пиметра производится у дизелей, не имеющих индикаторных приводов. Пиметр показывает среднее по времени давление газов в цилиндре — Р_т. Между Р_т (по времени) и Р_i (по ходу поршня) существует зависимость, определенная для конкретного дизеля и построенная по результатам стендовых испытаний. Пиметр, который применяли при стендовых испытаниях конкретного дизеля, и полученная графическая зависимость Р_i от Р_т должны находиться на судне. После замера Р_т по графику определяют Р_i и далее мощность цилиндра и двигателя определяют по известным формулам.

Механики, проработавшие многие годы на дизелях, не имеющих индикаторных приводов, попав на судно с ГД, имеющим индикаторные приводы, испытывают определенные затруднения при индицировании ГД. Приведенная ниже информация может помочь механику быстрее вникнуть в суть индицирования и порядок его выполнения.

Индицирование ГД и определение его основных параметров проводится в соответствии с требованиями заводской инструкции или судовладельца, но не реже, чем через 400 часов работы.

Кроме этого, индицирование должно производиться в следующих случаях:

• при обнаружении ненормальной работы одного или нескольких цилиндров;
• после регулировки топливоподачи, замены форсунки или ТНВД, после ремонта или замены цилиндровой крышки или втулки;
• после перехода на новый сорт топлива.
• Индицирование должно производиться на установившемся номинальном режиме или близком к нему, но не менее 85% номинального.

Давление в конце сжатия Р_с следует измерять согласно заводской инструкции. При отсутствии указаний в инструкции измерение надо производить при выключенном ТНВД и мощности дизеля, не превышающей 75% номинальной, либо определение Р_с производится по развернутой индикаторной диаграмме.

Перед снятием индикаторных диаграмм необходимо проверить правильность установки индикаторных приводов, состояние и работу самого индикатора, смазать его.

Правильность установки индикаторных приводов проверяется с помощью диаграмм сжатия. Нормальная установка индикаторного привода — это когда линия расширения в точности совпадает с линией сжатия. Расположение линии расширения ниже или выше линии сжатия свидетельствует о том, что эксцентрик индикаторного привода необходимо разворачивать по или против направления вращения распределительного вала.

При снятии индикаторных диаграмм индикатор сильно нагревается, и ему надо периодически давать остыть.

На снятой индикаторной диаграмме должны быть указаны название судна, дизель (правый, левый или др.), номер цилиндра, дата и время снятия диаграммы, масштаб пружины индикатора, число оборотов коленвала дизеля в минуту, длина и площадь диаграммы, значение Р_i, P_z, Р_с, t° выпускных газов, скорость судна.

Определение мощности дизеля по индикаторной диаграмме проводится в следующей последовательности:

• с помощью планиметра определяется площадь индикаторной диаграммы F, мм 2 ;
• с помощью масштабной линейки, входящей в комплект индикатора, определяется длина диаграммы 1, мм;
• по формуле:

определяется величина Рi, где m — масштаб пружины индикатора, мм/кг/см 2 ;

зная Рi, определяют мощность цилиндра и дизеля в целом по формуле: N_i = C • P_i • n • i, где: — постоянная цилиндра;

Д — диаметр цилиндра, см;

S — ход поршня, мм;

m — коэффициент тактности дизеля;

m = 0,5 — для четырехтактного ДВС;

m = 1,0 — для двухтактных ДВС;

n — частота вращения коленвала дизеля, об/мин;

i — число цилиндров.

Динамическая регулировка судовой дизельной установки

Страницы работы

Содержание работы

Министерство транспорта РФ

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени адмирала Г. И. Невельского

Лабораторная работа 3

По дисциплине “Судовые двигатели внутреннего сгорания”

ДИНАМИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА СУДОВОЙ ДИЗЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Руководитель работы преподаватель

Выполнил курсант 0351 гр.

Цель работы:Научиться анализировать организацию рабочего процесса и распределения нагрузки по цилиндрам судового дизеля.

Задача регулирования судовой дизельной установки- обеспечить получение от двигателя заданной мощности при равномерном распределении нагрузки по цилиндрам, высокой экономичности и надёжности в работе. Динамическая регулировка выполняется по энергетическим параметрам рабочего процесса, полученным при номинальных или близких к ним значениях мощности и частоты вращения. Необходимость такой регулировки обусловлена применением разных сортов топлива, отсутствием идентичности в воздухоснабжении отдельных цилиндров, различием гидравлических характеристик отдельных элементов топливоподачи, разным техническим состоянием Ц.П.Г. Проверку регулировки дизеля производят: периодически, но не реже 1 раза в месяц; при обнаружении ненормальностей в работе цилиндров; после регулировки или замены Т.Н.В.Д., форсунки.

Динамическая регулировка сводится к проверке и доведению энергоэкономических параметров рабочего процесса до значений, указанных в инструкции по эксплуатации дизеля. К регулируемым параметрам относятся: среднее давление по времени Pt; индикаторное давление Pi; давление конца сжатия Pc; максимальное давление сгорания Pz; температура выхлопных газов по цилиндрам tвг; а также средняя температура газов перед турбиной tт.

1.Среднее индикаторное давление характеризует нагрузку цилиндра и является функцией многих эксплуатационных параметров. Пи прочих равных Рi зависит только от цикловой подачи топлива( для увеличения Рi увеличивают подачу топлива).

Среднее индикаторное давление находят по индикаторным диаграммам. Снятие индикаторных диаграмм для рабочего процесса и определения давления в цилиндре(Рi, Рz, Pc) называется индицированием двигателя. Для индицирования двигателя применяют различные индикаторные( механические, электрические, пневмоэлектрические).В судовой практике наиболее распространение получил механический индикатор с винтовой пружиной(типа «МАЙГАК»).

В эксплуатации судовых дизелей, как правило, снимают следующие виды индикаторных диаграмм: нормальные, сжатия, газообмена, диаграммы-гребёнки и развёрнутые. Следует заметить, что индицирование судового дизеля должно производится при следующих условиях: судно должно следовать прямым курсом без перекладки руля; режим работы двигателя должен быть установившимся, частота вращения и нагрузка должны быть постоянными(для главных двигателей колебание частоты вращения не должно превышать 2,5% среднего значения при отключенном всережимном регуляторе).

Нормальные индикаторные диаграммы(а),(с главных судовых дизелей) служат для определения индикаторного давления и затем мощности Ni.

Диаграммы сжатия. (б), используются для проверки индикаторного привода. При правильно отрегулированном индикаторном приводе линия сжатия и линия привода совпадают. По ним определяется давление Рс и можно также оценить герметичность поршневых колец по величине площадки между линиями сжатия и расширения.

Диаграммы гребёнки.(в), позволяют определить давление в конце сжатия и максимальное давление сгорания на двигателях, не имеющих индикаторных приводов.

Развёрнутые диаграммы. Служат для анализа процесса сгорания, а также для определения Рi.

Среднее индикаторное давление определяют при использовании нормальной индикаторной диаграммы по формуле:

Площадь индикаторной диаграммы (Fi) измеряют планиметром. Длину диаграммы(L) замеряют между касательными к крайним точкам контура диаграммы, которые проводятся перпендикулярно атмосферной линии. Наиболее точно величина Рi определяется по развёрнутой индикаторной диаграмме, полученной с помощью специального измерительного комплекса. В данном комплексе для индицирования двигателя применяют пьезоэлектрические, ёмкостные, тензометрические и пневмоэлектрические датчики. Рабочий процесс записывается на осциллографе.

2.Среднее давление по времени. Как и Рi, от цикловой подачи топлива. Для измерения Рt служат пиметры, разделяющиеся по конструкции на механические и пневматические.

3.Давление в конце сжатия Рс зависит от состояния поршневых колец и степени сжатия двигателя. Величину Рс определяют по максиметру, либо по индикаторной диаграмме при выключенной подаче топлива в цилиндр.

Регулировка Рс производится изменением толщины прокладки под цилиндровой крышкой или под корпусами крейцкопфных подшипников, или «компрессионной» прокладкой под пяткой шатуна.

4.Максимальное давление сгорания обусловлено давлением Рс, цикловой подачей топлива и углом опережения подачи топлива(Рz возрастает при увеличении Рс, gц, .).

Для определения Рz используют механические индикаторы и манометрические приборы — максиметры.

Что такое индицирование судового двигателя

• 
• 
• 

Судовые двигатели внутреннего сгорания

• Общее устройство, принцип действия и маркировка судовых двигателей внутреннего сгорания
• Остов двигателя и кривошипно-шатунный механизм
• Механизм газораспределения
• Топливная система дизелей
• Система охлаждения двигателя

• Системы смазки двигателя
• Пусковые и реверсивные устройства ДВС
• Наддув судовых двигателей
• Контроль за работой судовых дизелей
• Основные ремонтные и монтажные работы
• Правила технической эксплуатации дизелей

Контроль за работой судовых дизелей

Конструкция индикатора с цилиндрической пружиной показана на рис. 3. Корпус 2 индикатора представляет собой массивную отливку, которая служит площадкой для крепления всех частей прибора. Правая нижняя часть корпуса оканчивается свободно сидящей накидной гайкой 19, при помощи которой индикатор плотно соединяется с индикаторным краном цилиндра двигателя. В этой же точке основания сделана сквозная расточка, в которую установлена бронзовая втулка 17 и стальной поршенек 18, насаженный на шток 15. Шток верхним концом соединяется с последним витком цилиндрической пружины 13 при помощи гайки 12. В основании цилиндрической пружины имеется стальная обечайка с внутренней резьбой, которой она наворачивается на верхнюю часть крышки 11 индикатора. Крышка 11 крепится гайкой 16. Отверстие в крышке служит направляющей для штока. На верхней части крышки укреплена система шарнирных рычагов 14, при помощи которых шток соединен с пишущим устройством 21.

С левой стороны площадки на вертикальной оси 6 установлен барабан 9. Пружина 7 одним концом закреплена на оси, а другим — на основании барабана. Основание барабана с наружной стороны имеет желобок, на который наматывают в виде спирали два витка шнура 5. Шнур пропускают через ролик 4, поворотную обойму 22 которого крепят к корпусу индикатора гайкой 3. Конструкция обоймы и способ ее крепления к корпусу позволяют ролику занимать любое положение относительно корпуса прибора.

Бумажный индикаторный бланк из специальной мелованной бумаги закрепляют на барабане 9 с помощью двух пластинчатых пружин 8. Для смазки втулки и оси барабана предусмотрена тавотница 1. Пишущее устройство вместе с системой шарнирных рычагов может поворачиваться на некоторый угол при помощи установочной винтовой рукоятки 20, опирающейся на стойку 10. Этой рукояткой регулируется степень нажатия карандаша на индикаторный бланк. В процессе индицирования двигателя давление газов в рабочем цилиндре передается на поршенек 18 индикатора, который совершает восходящее движение, растягивая пружину 13 и перемещая пишущее устройство.

Рис. 4. Индикаторная цилиндрическая пружина.

Выбор цилиндрической пружины производят из условий наибольшего давления в цилиндре двигателя, при котором предполагается снятие индикаторной диаграммы (рис. 4).

Для индицирования двигателей с частотой вращения более 500 об/мин применяют индикаторы со стержневыми пружинами . Кинематическая схема такого индикатора приведена на рис. 5, а конструкция индикатора — на рис. 6. Основные узлы индикатора — корпус 2, поршень 5, пишущее устройство 4, барабан 3, стержневая пружина 1 и запорный кран 6. Принципиальное отличие рассматриваемого индикатора от индикатора с цилиндрической пружиной заключается главным образом в конструкции пружины. Цилиндрическая пружина работает на растяжение, а стержневая пружина — на изгиб как консольная балка.

Рис. 5. Кинематическая схема индикатора со стержневой пружиной.

Из рисунка видно, что на конце пружины имеется шарик, который входит в выточку штока поршенька. При вертикальном перемещении поршенька под действием давления газов свободный конец пружины 1 также перемещается на некоторую величину в зависимости от жесткости пружины. Пишущее устройство работает так же, как и в индикаторе с цилиндрической пружиной. Запорный кран 6 служит для сообщения полости индикатора с рабочим цилиндром двигателя. К индикатору прилагается комплект стержневых пружин различной жесткости.

Рис. 6. Индикатор со стержневой пружиной.

Кроме нормальных индикаторных диаграмм с помощью индикаторов можно получить диаграммы развернутые, смещенные, снятые слабыми пружинами и так называемые «гребенки давления».

Развернутые индикаторные диаграммы снимают с двигателей, не имеющих ходоуменьшителей. Для снятия таких диаграмм применяют механические индикаторы пружинного типа, в которых барабан с бумагой получает непрерывное вращение от привода, независимо от вала двигателя, например, от часового механизма. Такой индикатор устанавливают, как и обычный, на индикаторный кран. На развернутой индикаторной диаграмме зафиксированы мертвые точки, атмосферная линия и масштаб давления. Для определения среднего индикаторного давления нужно развернутую диаграмму соответствующим графическим способом перестроить в координаты pV (рис. 7).

Рис. 7. Развернутая индикаторная диаграмма: 1 — сжатие; 2 — горение и расширение.

Смещенные индикаторные диаграммы получают сцеплением шнура индикатора с ходоуменьшителем соседнего цилиндра (при условии заклинки кривошипов коленчатого вала под углами 120 и 90°). В данном случае одно из крайних положений поршня будет соответствовать примерно середине смешанной диаграммы. В этот момент барабан индикатора вращается с наибольшей угловой скоростью.

В результате участок диаграммы рφ, соответствующий процессу сгорания, получается искусственно растянутым, что позволяет проанализировать изменение давления во время горения и выявить недостатки в работе топливной аппаратуры. Кроме того, по смещенной диаграмме можно определить р_c, p_z, а также сделать вывод об относительной величине угла опережения подачи топлива в цилиндре двигателя (рис. 8).

Рис. 8. Смешанная индикаторная диаграмма: 1 — сжатие; 2 — горение; 3 — расширение; 4 — расширение без горения.

На диаграмме точка С соответствует началу процесса горения топлива. Чтобы положение этой точки было более отчетливым, на диаграмме вычерчивают линию расширения без горения (показана штриховой линией), т. е. при выключенном топливном насосе. Если на смещенную диаграмму нанести две вспомогательные линии (показаны штрихпунктиром) и таким образом зафиксировать положение точки С, а также величины давления р_c и p_z, то очевидно, что любое отклонение от такой эталонной диаграммы станет сразу же заметным. Подобная диаграмма должна быть снята с цилиндра, на котором точно отрегулированы фазы газообмена и подачи топлива в соответствии с инструкциями завода-изготовителя.

Индикаторные диаграммы, снятые индикатором со слабыми пружинами , применяют для анализа процессов наполнения и выпуска четырехтактных двигателей, а также продувки двухтактных двигателей. На рис. 9 показана нижняя часть индикаторной диаграммы четырехтактного двигателя, снятая слабой пружиной.

Рис. 9. Нижняя часть индикаторной диаграммы четырехтактного двигателя: 1 — всасывание; 2 — выпуск.

Гребенки давлений снимаются в тех случаях, когда на двигателе нет индикаторного привода или когда отсутствует необходимость в определении индикаторной мощности, а требуется определить степень загрузки отдельных цилиндров. На рис. 10 показан индикаторный бланк, на котором вычерчены гребенки давлений сжатия р_c и давлений сгорания р_z шестицилиндрового двигателя. Для этого барабан индикатора поворачивают вручную за шнур, прижимая пишущее устройство к бланку. Очевидно, что ординаты «пик» при выключенной и включенной подаче топлива будут соответственно в масштабе пружины указывать величины давлений газа р_c и р_zразличных цилиндров.

Рис. 10. Гребенки давлений.

Номера цилиндров указаны внизу цифрами 1 — 6. От атмосферной линии р в масштабе пружины индикатора откладывают наименьшее и наибольшее давления конца сжатия (р_{c min}и p_{c max}) и давления сгорания (p_{z min} и p_{z max}), указанные в паспорте двигателя. Если в паспорте указаны только средние значения р_c и р_z, то отклонения от них допускаются в пределах ±2,5 %; если даны нижние значения тех же давлений, то отклонения допустимы не более ±5 %.

Зачем индицировать дизеля

ИНДИЦИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЕЙ

Предыдущая1234567891011121314Следующая

Индицирование дизеля заключается в последовательном снятии индикаторных диаграмм со всех цилиндров с помощью индикатора. По индикаторным диаграммам определяются цилиндровая мощность и давление, а в совокупности с остальными параметрами по ним производится анализ рабочего процесса и работы топливной аппаратуры, уточняется правильность фаз распределения и принимаются решения о регулировке дизеля.

Точность определяемых по индикаторным диаграммам значений мощности, давлений, параметров рабочего процесса и фаз распределения (рис. 4) зависит от снятых индикаторных диаграмм, правильность которых зависит от работы индикаторного привода, индикатора и планиметра [39]. Чем больше будет ошибок в определении всех этих величин, тем более неверна, будет регулировка дизеля, которая влияет на надежность и экономичность его работы.

Например, на теплоходе «Выборг» Балтийского пароходства с главным дизелем K.9Z70/120A5 из-за неправильной регулировки планиметра постоянно занижались значения среднего индикаторного давления по цилиндрам. Это привело к увеличению тепловой и механической напряженности деталей ЦПГ, возгоранию масляных остатков в под поршневых полостях и, в конечном итоге, к повреждению всех головных подшипников, задиру четвертого поршня, образованию трещин во втулке.

Поэтому судовым механикам необходимо со всей серьезностью относиться к своевременной проверке точности работы инди­каторного привода, индикатора и планиметра [39].

На дизелях МАН установлены индикаторные приводы рычажного типа (рис. 5). Движение приводу в них передается системой рычагов от крейцкопфа. Сам привод расположен внутри картера дизеля, и

наружу выводится только конец рычага, к которому крепится шнур индикатора. Привод индикатора постоянно находится в работе, что со временем приводит к износам осей рычагов. Это может послужить причиной искажения индикаторных диаграмм. Поэтому привод должен периодически подвергаться проверке. Главным условием правильности работы привода является совпадение его мертвых точек с поршнем цилиндра. Проверку привода можно осуществлять как при неработающем дизеле, так и во время его работы по индикаторным диаграммам. Однако удобнее и точнее всего проверять и регулировать привод на работающем дизеле с помощью диаграмм сжатия, снятых при выключенных топливных насосах.

При правильно установленном приводе, отсутствии износов в сочленениях его рычагов и значительных пропусках газа через поршневые кольца в цилиндре диаграмма сжатия изображается в виде одной линии (рис. 6,а). Если образуется площадка (рис. 6,6), то привод установлен неправильно, и его необходимо отрегулировать.

Съемка диаграмм с не отрегулированным приводом приводит к завышению или занижению площади нормальной индикаторной диаграммы в зависимости от того, как проходит линия расширения по отношению к линии сжатия на диаграмме сжатия, снятой при выключенном топливном насосе. Если линия расширения расположена ниже линии сжатия (рис. 7,а), то это

указывает на отставание привода от кривошипа дизеля; площадка имеет отрицательный знак, и мощность цилиндра будет уменьшаться на эту величину. Обратное расположение линии расширения (рис. 7,6) показывает, что привод опережает кривошип; площадка имеет положительный знак, и мощность цилиндра будет увеличиваться на эту величину.

На диаграмме сжатия, когда образуется площадка, невозможно определить, где линия сжатия и где линия расширения. Для их определения поступают следующим образом. Снимают нормальную индикаторную диаграмму. Затем, закрыв индикаторный клапан и отсоединив шнур индикатора от привода, не изменяя положение индикатора и не снимая бумагу с барабана, на всей длине линии сжатия делают несколько пометок (рис. 8). После этого вновь соединяют шнур индикатора с приводом, открывают индикаторный клапан, выключают подачу топлива топливным насосом высокого давления (ТНВД) на данный цилиндр и снимают диаграмму. Линия сжатия совпадет, а вторая кривая будет линией расширения.

Если погрешность привода значительная и невозможно ее ликвидировать или нет для этого времени, необходимо всегда на нормальную индикаторную диаграмму наносить диаграмму сжатия (см. рис. 8) и при планиметрировании производить ее корректировку, обводя или нет эту площадку. В этом случае отрицательная площадка при планиметрировании обводится, а положительная – не обводится.

С помощью установленного на дизелях МАН индикаторного привода можно производить съемку нормальных диаграмм, диаграмм-гребенок давления сжатия и максимального давления сгорания, смещенные диаграммы, вращая барабан вручную.

Индикаторный привод дизеля МАН более надежен в работе, чем привод у дизелей Зульцер и Бурмейстер и Вайн.

Недостатком дизелей K.Z70/120 является прогорание после 1,5— 2 тыс. часов работы шариков индикаторных клапанов, после чего начинается интенсивный пропуск газов. Дефект устраняется постановкой нового клапанного шарика.

На дизелях K.6Z57/80C, установленных на судах типа «Пионер», «Повенец» и «Михаил Калинин», основным недостатком индикаторного привода является неудобное расположение индикаторных кранов на цилиндре. Краны расположены в горизонтальном положении ниже топливных трубопроводов и электроприводов сигнализации лубрикаторов. При обычной заводской настройке индикатора пишущий механизм находится снизу и его не видно при съемке диаграммы. Это вызывает значительные неудобства при индицировании и снижает точность индикаторных диаграмм.

Необходимо или перенастроить индикатор, или, как предложил старший механик А.В.Трубченко(42), усовершенствовать индикаторный кран и установить его в вертикальном положении (рис. 9). Он же предложил снимать смещенные индикаторные диаграммы, установив кронштейны с роликами для индикаторных шнуров, которые имеют определенную длину (рис. 10).

Точка Рс в этом случае на смещенной индикаторной диаграмме определяется достаточно точно, что исключает выключение ТНВД, которое нарушает уравновешенность работы дизеля. Как правило, очень много искажений индикаторных диаграмм, получается, от неумелого пользования индикатором. В табл. 3

2. Краткие сведения об индицировании двигателей

Во время эксплуатации ДВС производят периодическое измерение мощности с помощью специальных переносных приборов, называемых индикаторами. Индикаторы имеют специальное пишущее устройство, с помощью которого вычерчивается графическое изображение рабочего цикла (индикаторная диаграмма), т.е. замкнутая кривая, отражающая изменение давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от изменения объема, описываемого поршнем.

В тех случаях, когда на двигателе нет индикаторного привода или когда отсутствует необходимость в определении индикаторной мощности, а требуется только определить степень загрузки отдельных цилиндров, снимают так называемые гребенки давлений по всем цилиндрам.

3. Приборы индицирования двигателей

Индикатор с цилиндрической пружиной представлен на рисунках 4.1, 4.2. Данный прибор рассчитан на индицирование двигателей с частотой вращения коленвала до 500 об/мин. Этот прибор состоит из корпуса, пишущего устройства и барабана с бумажным бланком. Газы из цилиндра двигателя 10 поступают в цилиндр 9 индикатора и воздействуют на поршенек 8. Под действием давления газов поршенек перемешается вверх и через шток 6 растягивает цилиндрическую пружину 5 до момента достижения равновесного состояния. Через систему шарнирных рычагов пишущего устройства 7 движение поршенька передается на рычаг-карандаш 4, свободный конец которого перемещается строго по вертикали. На барабан 3 надевается бумажный бланк, на котором карандашом вычерчивается индикаторная диаграмма цикла. Барабан совершает возвратно-вращательное движение вокруг своей оси. В одну сторону вращение осуществляется посредством шнура 2, соединенного с индикаторным приводом 1 двигателя, а в другую — спиральной пружиной, находящейся внутри барабана. Соответственно в первом случае поршень рабочего цилиндра двигателя будет перемещаться вверх, а во втором случае вниз.

Рисунок 4.1 – Кинематическая схема индикатора с цилиндрической пружиной

Рисунок 4.2 – Индикатор с цилиндрической пружиной

Индикаторный привод, который называется также ходоуменьшителем, копирует движение поршня рабочего цилиндра в некотором уменьшенном масштабе. Масштаб передачи зависит от соотношения длины плеч горизонтального шарнирного рычага. Пользуясь обозначением схемы (рис. 4.1) составим пропорцию a/b = l/S, откуда l = S a/b , где: l — длина индикаторной диаграммы (рис. 4.7); S = 2R — ход поршня двигателя; R — радиус кривошипа.

При любых конструкциях ходоуменьшителей всегда a/b