Характеристика судна "Viking Conquest"

Тонкая очистка топлива достигается с помощью специальных фильтров и сепараторов. Применяя сепараторы, из топлива можно удалить воду и механические частицы размером до 3--10 мкм. Работают сепараторы на принципе центробежной силы. В процессе сепарирования топливо распыляется на мельчайшие частицы при этом происходит удаление воды и примесей. Для лучшего сепарирования вязкие топлива предварительно подогревают.

Масляная система главного двигателя

В зависимости от размещения работающего масла циркуляционные системы подразделяют на системы с мокрым картером (все масло хранится в картере дизеля) и сухим картером (масло находится в отдельной сточной циркуляционной цистерне). Система представленная на рис. 9.1, относится к системам с мокрым картером и является типичной для дизелей относительно небольшой мощности и для большинства судовых вспомогательных дизелей. Системы с сухим картером имеют все мощные судовые дизели (мало- и среднеоборотные), используемые на судах в качестве главных. Параметры системы: вместимость, удельная вместимость, подана масляного насоса, кратность циркуляции масла (отношение подачи насоса к количеству залитого в систему масла вместимости системы). Наибольшей вместимостью обладают системы МОД 2,5--3,5 л/кВт при масляном охлаждении поршней и 0,8--2 л/кВт -- при водяном, Кратность циркуляции в этих дизелях составляет 4--12. Это означает, что за 1 и весь объем масла проходит через двигатель 4---12 раз. Большим объемом системы, Т. е. малой кратностью циркуляции, в значительней мере объясняется большой срок службы системного масла в МОД (десятки тысяч часов).В среднеоборотных дизелях удельная вместимость масляных (систем несколько ниже (1,2--1,5 л/кВт), а удельная подача масляных накосов (15-22 л/(кВт ч)|. Это предопределяет наличие в системах СОД большей кратности циркуляции масла (15--17), что, учитывает более жесткие условии работы в системе, непрерывное загрязнение стоками масла и агрессивных соединений из цилиндров, обуславливает значительно больший срок службы. В циркуляционной системе смазывания малооборотного дизеля рис.9.2 масло из циркуляционной цистерны, отделенной от днищевого набора и в торцах коффердамом, через приемную сетку забирается автономным масляным насосом. От насоса масло поступает к фильтрам и затем к маслоохладителю (насос фильтры и маслоохладители обязательно резервируют). От охладителей масло поступает в дизель, где распределяется на смазывание и охлаждение внутренней системой смазывания. Из дизеля масло стекает в расположенную под ним сточную циркуляционную цистерну, обычно резервируемую. Кроме сточно-циркуляционных цистерн, для восполнения потерь масла в дизеле предусмотрены цистерны запаса свежего масла, для хранения и сепарации отработавшего масла -- цистерна грязного масла. Имеются так же цистерны цилиндрового масла и масла для ГТН».Фильтр пропускает весь поток масла поступающий к дизелю. ( Такой фильтр называется полнопоточным). Сепараторы масла обеспечивают более тонкую очистку. Масло на сепарацию забирается навешанным на сепаратор насосом из циркуляционной системы или из цистерны грязного масла, куда оно может подаваться главным масляным насосом. Этим же насосом можно подавать масло на палубу. Просипарированное масло 2ым навешанным насосом возвращается в циркуляционную систему. Контроль за paботой циркуляционной системы смазывания, работу системы контролируют по показаниям навешанных приборов. В первую очередь необходимо следить за давлением в системе: если оно опускается ниже допустимого момента необходимо немедленно снизить нагрузку и частоту вращения до малого хода; получить разрешение и остановить дизель. Перегрев подшипников контролируют по температуре картерных лючков, а после вскрытия картера проверяют находящееся в нем масло, а также масляный фильтр на возможное наличие белого металла подшипникового сплава.

Особое внимание нужно обращать на температуру и характер струи масла, вытекающего из поршней. Если по выходе из поршня (или нескольких поршней) струя масла уменьшается и температура растет, это может привести к перегреву поршня и отложению на нем асфальтосмолистых продуктов, препятствующих теплоотводу. В этом случае необходимо снизить нагрузку и очистить внутренние полости головок поршней. Важными показателями являются также перепады давления на фильтрах и температуры в маслоохладителях.

Эффективное смазывание существенно затрудняется или нарушается там, где имеется пропуск газов вдоль образующей цилиндра независимо от того, вызван он нарушением цилиндричности втулки вследствие деформации или износа либо нарушениями в работе колец (потеря упругости, зависание в кепах, поломка). В местах прорыва газов масляная пленка перегревается, окисляется, сгорает или сдувается. Если в таких случаях локальные участки поверхности металла остаются незащищенными, это способствует как коррозионному, так и механическому изнашиванию. Особенно велика опасность прорыва газов через первое поршневое кольцо. Прорыв газов происходит через открытые замки поршневых колец; особенно опасна ситуация, когда замки колец выстраиваются в одну линию. Поэтому необходимо сохранение подвижности колец в кепах, при которой кольца имеют возможность непрерывно вращаться, занимая положения, не зависимые друг от друга. Пропуск газов через кольца вследствие их неплотного прилегания определяют по появлению на кольцах местных пятен ожога, а на втулке -- темных полос. Особенно тяжелые условия смазывания в поясе выпускных окон двухтактного двигателя, где имеются благоприятные условия для сдувания масла с поверхностей втулки, колец и поршня в момент прохождения его мимо окон и их открытия. Этим объясняются большие износы втулок в поясе окон и задиры, типичные для дизелей с петлевой схемой газообмена.

1 - сепаратор, 2 - нагреватель масла, 3,4 - цистерны масла, 5,6 -цистерны запаса масла, 7- маслоохладитель, 8 - фильтр, 9 - главный масляный насос, 10 - дизель, 11 - циркуляционная цистерна, 12 - кафедрам, 13 - приемная сетка

Система сжатого воздуха главного двигателя. Задача пусковой системы состоит в раскручивании двигателя до оборотов, при которых создаваемые в цилиндрах давление и температуры сжимаемого воздуха будут достаточны для самовоспламенения впрыскиваемого топлива. Раскручивание судовых дизелей осуществляется сжатым воздухом и лишь пуск быстроходных двигателей небольшой мощности производится с помощью электростартера или пусковой турбинки, работающей на сжатом воздухе.

Процесс пуска включает следующие 3 этапа:

· интенсивный разгон двигателя в начальный период под действиемдавления пускового воздуха, поступившего в цилиндр, поршень которого находился в пусковом положении;

· последующий разгон двигателя под давлением воздуха, поступающегов остальные цилиндры в соответствии с порядком вих работы;

· переход двигателя на работу на топливе.

Подача пускового воздуха осуществляется в тот цилиндр, поршень которого находится в положении, соответствующем такту расширения. Обычно это соответствует положению соответствующего колена вала на участке 1-6 град.за ВМТ и до 100-110 град, п.к.в. В этот момент в цилиндр через специальный пусковой клапан поступает сжатый воздух. Под его давлением поршень движется вниз, вращая коленчатый вал. В дальнейшем в период пуска воздух поступает последовательно во все цилиндры в порядке их работы. Особенно тяжелые условия пуска создаются в главных судовых дизелях с прямой передачей на гребной винт, так как энергия пускового воздуха должна преодолеть не только энергию на раскручивание самого двигателя, но и сопротивление вращению гребного винта с присоединенными к нему массами воды.

В системе с пневматически управляемыми пусковыми клапанами (рис.13.1) сжатый воздух подводится от главного пускового (маневрового) клапана 3 по трубе 4 одновременно ко всем пусковым клапанам 5 цилиндров. Однако клапаны пока остаются закрытыми. Когда поршень какого-либо цилиндра находится в пусковом положении к его пусковому клапану от воздухораспределителя 1, соединенного с главным пусковым клапаном трубопроводом 2, будет подан воздух. Он откроет клапан, и рабочий воздух поступит в цилиндр и, надавив на поршень, приведет вал во вращение.

Пуск сжатым воздухом может производиться как с одновременной подачей топлива в цилиндры (смешанный пуск), так и без нее (раздельный пуск).

Минимальное число цилиндров, при котором обеспечивается пуск из любого положения коленчатого вала, составляет у дизелей: четырехтактных iмин = 6, двухтактных iмин =4.

Устройство пусковой системы

Главный пусковой клапан служит для осуществления многократных пусков при открытых разобщительных клапанах на баллонах пускового воздуха и разгрузки пусковой магистрали после завершения пуска.

Главный пусковой клапан дизеля (рис.13.2) состоит из тарелки 3, вспомогательного разгрузочного клапана 4 и поршня 2 управляющего цилиндра, нагруженного пружиной 1. Воздух из пусковых баллонов поступает в полость Б главного пускового клапана и одновременно через клапан управления пуском на посту управления в полость А управляющего цилиндра. При этом главный пусковой клапан закрыт, а пусковой трубопровод через вспомогательный клапан 4 сообщен с атмосферой. При установке рукоятки на посту управления в положение «Пуск» клапан управления пуском сообщает полость А управляющего цилиндра с атмосферой. Главный пусковой клапан открывается и воздух поступает к пусковым клапанам рабочих цилиндров; клапан 4 разобщает пусковую магистраль с атмосферой.

В аварийных случаях клапан может быть открыт или закрыт с помощью штока с маховиком. Воздухораспреде-литель служит для управления моментами открытия и закрытия пусковых клапанов на цилиндрах в порядке их работы. По конструкции воздухораспределители подразделяются на дисковые, золотниковые и клапанные.

Принцип работы золотникового воздухораспределителя (рис. 13.3). При открытии главного пускового клапана воздух заполняет полость А. За счет разности площадей поясков 2 и 3 золотник прижимается к шайбе 4, имеющей отрицательный профиль. При вращении шайбы и попадании хвостовика золотника во впадину шайбы полость А соединяется с каналом В, ведущим к управляющему цилиндру пускового клапана одного из цилиндров. После закрытия главного пускового клапана золотник с помощью пружины 1 отжимается от шайбы 4. Канал В сообщается с полостью Б, соединенной с атмосферой, и магистраль управляющего воздуха разгружается. При реверсе распределительный валик воздухораспределителя сдвигается в осевом направлении и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулачных шайб.

За счет разности площадей поясков 2 и 3 золотник прижимается воздухом к шайбе 4, имеющей отрицательный профиль. При попадании хвостовика золотника во впадину шайбы полость А соединяется с каналом В, ведущим в управляющий цилиндр одного из пусковых клапанов.

После закрытия главного пускового клапана золотник с помощью пружины 1 отжимается от кулачной шайбы; при этом канал В сообщается с полостью Б, соединенной с атмосферой, и магистраль управляющего воздуха разгружается.

Поступающий к воздухораспределителю пусковой воздух давит на все управляющие клапаны 5, сидящие на кулаке 2. В зависимости от положения управляющих клапанов 5 , пусковой клапан под давлением воздуха, поступающего от соответствующего управляющего клапана, открывается в том цилиндре, поршень которого находится в пусковом положении (за ВМТ). Под действием давления воздуха поршень приходит в движение и вращает коленчатый вал.

Кулак 2 также вращается и следующий по порядку работы цилиндров управляющий клапан 5 активируется и подает воздух в следующий цилиндр. При достижении заданных оборотов система ДАУ включает подачу топлива и пусковой режим прекращается. Подача сжатого воздуха в пусковую систему прекращается и она сообщается с атмосферой, управляющие клапаны 5 пружинами поднимаются над кулаками и процесс пуска прекращается.

В двигателях МАН- Бурмейстер и Вайн при реверсе распределительный валик воздухораспределителя смещается, в осевом направлении и под хвостовики золотников подводится второй комплект кулачных шайб, соответствующих заднему ходу.

Пусковые клапаны служат для подачи сжатого воздуха в цилиндры при пуске дизеля. Клапаны открываются воздухом, поступающим к их управляющим поршням от воздухораспределителя.

Пусковой клапан дизеля Бурмейстер и Вайн (рис.13.5, а) состоит из штока 6 с тарелкой 8 и направляющими ребрами 7, уравновешивающего поршня, 5, пружины 4 и управляющего поршня 3. Масленка 2 и тавотница 1 служат для подачи смазки. Воздух от главного пускового клапана подводится в полость между уравновешивающими поршнем и тарелкой клапана, а от воздухораспределителя -- в полость над управляющим поршнем.

Пусковой клапан дизеля Зульцер (рис.13.5,6) состоит из корпуса, штока 6, клапана с тарелкой 7 и уравновешивающим поршнем 5, управляющих поршней 4 я 3 и пружины /. Управляющий поршень 3 выполнен дифференциальным. Управляющий воздух для открытия клапана подается от воздухораспределителя в полость А; одновременно полость под поршнем 4 воздухораспределитель сообщает с атмосферой. Давление управляющего воздуха действует вначале только на меньшую площадь дифференциального поршня 3. Клапан начнет открываться, если давление управляющего воздуха равно или больше давления в цилиндре. Этим предотвращается забрасывание пламени из цилиндра в пусковой трубопровод при применении смешанного пуска, когда в цилиндр подаются одновременно сжатый воздух и топливо.

После небольшого перемещения поршня 3 вниз уплотнительное кольцо малого поршня открывает прорези 2, через которые воздух поступает в полость Б и клапан начинает быстро открываться за счет давления на полную площадь дифференциального поршня.

Для закрытия клапана управляющий воздух из воздухораспределителя подается в полость В; одновременно полости А и Б сообщаются с атмосферой. Клапан начинает закрываться за счет воздействия воздуха на поршень 3. Перед посадкой клапана на седло управляющий поршень 4 отсекает поступление воздуха в полость В, и закрытие осуществляется путем воздействия воздуха на поршень 4; одновременно малый поршень 3 разобщает полость Б с атмосферой. Оставшийся в полости Б воздух по каналам К перетекает в полость В, что обеспечивает торможение и мягкую посадку клапана на седло.

Надежность пуска зависит от следующих факторов:

· Степень износа цилиндро-поршневой группы и, в первую очередь, поршневых колец.

· Тепловое состояние двигателя перед пуском.

· Давление пускового воздуха.

· Состояние топливовпрыскивающей аппаратуры, давление распыливания и величина цикловой подачи при пуске.

При пуске холодного двигателя от сжимаемого в цилиндрах воздуха отбирается большое количество тепла, в итоге температура и давление в цилиндре могут оказаться низкими и недостаточными для самовоспламенения впрыскиваемого топлива. Приходится долго раскручивать двигатель на воздухе, подаваемое топливо, не воспламеняясь, скапливается в цилиндре и при воспламенении очередной порции топлива в реакцию сгорания вовлекается ранее не сгоревшее топливо. Это приводит к чрезмерному росту давлений в цилиндре, подрываются предохранительные клапаны, увеличиваются механические нагрузки на подшипники, донышки поршней и крышек цилиндров. Известны случаи появления в них трещин. К подобным явлениям приводит также пуск двигателя при низких давлениях пускового воздуха. Скорость вращения его на воздухе мала, увеличиваются потери сжимаемого воздуха через неплотности поршневых колец , давления и температуры в конце сжатия оказываются недостаточными для надежного самовоспламенения. Этому также способствует низкое давление распыливания, создаваемое ТНВД при низких оборотах.. К взрывам в цилиндрах может приводить также чрезмерно большая цикловая подача топлива, поступающего в цилиндр при совмещенном пуске.

Практические рекомендации

1. Избегать пуска двигателя при низких давлениях пускового воздуха, особенно, если двигатель не был предварительно прогрет. 2. Обязательно прогревать двигатели перед пуском. Для этого осуществлять прокачивание через блок двигателя горячей воды, выходящей из работающих дизелей. 3. Подбирать величину цикловой подачи топлива такой, чтобы она не была чрезмерно большой и не вызывала взрывного сгорания и, в то же время, была достаточной для должного распыливания и самовоспламенения. При пуске со взрывами -- при наличии ДАУ внести изменения в ее программу.

Судовые дизели имеют водяную систему охлаждения, в которую входят насосы, холодильники, терморегуляторы, расширительные баки, клинкеты и другая арматура. Существуют два типа систем охлаждения: открытая (проточная) и закрытая (замкнутая). Последняя наиболее совершенна. Она позволяет поддерживать более высокие температуры, что положительно сказывается на рабочем цикле и делает работу дизеля более экономичной.

Закрытая система (рис. 118) состоит из внешнего и внутреннего контуров. Вода во внутреннем контуре подается насосом 18 в зарубашечное пространство цилиндров двигателя. Охладив цилиндры, вода подходит к крышкам цилиндров и по патрубку 5 -- к выхлопному коллектору, имеющему наибольшую температуру. От выхлопного коллектора вода поступает к терморегулятору 1, который направляет часть воды но трубе 11 к холодильнику 12, а другую часть -- мимо холодильника. Оба потока воды после холодильника вновь соединяются и подводятся к циркуляционному насосу 18.

Температура воды на выходе из двигателя контролируется по манометрическому термометру 3, а на входе в двигатель -- термометром 2 манометрического типа (конечно, могут применяться и обычные термометры). Если температура воды, выходящей из двигателя, повышается, то терморегулятор / перепускает большую ее часть в холодильник 12. При снижении температуры основная масса воды направляется мимо холодильника, непосредственно к циркуляционному насосу. Для контроля за циркуляцией воды в замкнутом контуре служит вертушка 4.

Объем воды в системе охлаждения меняется в зависимости от ее температуры. Чтобы давление в системе при изменении температуры оставалось постоянным, предусмотрен расширительный бак 9, имеющий водомерное стекло 8 и атмосферную трубку 7. С повышением температуры вода расширяется и вытесняется по трубе 10 в расширительный бак. При температуре 75-- 85°С, поддерживаемой на выходе из двигателя, происходит парообразование. Наивысшая точка полости охлаждения двигателя соединена пароотводной трубкой 6 с расширительным баком 9, где происходит конденсация пара. По мере естественной убыли воды в период эксплуатации расширительный бак пополняют. Внешний контур предназначен для охлаждения воды внутреннего контура. От бортового 15 или днищевого 17 кингстонов забортная вода поступает к фильтру 16. Насосом 14 вода прокачивается через холодильник 12 и выходит за борт по трубопроводу 13. Кингстоны 15 и 17 заключены в ящик забортной воды, отгораживающий часть корпуса судна в машинном отделении.

Во внутренний контур заливается несколько раз прокипяченная вода (снижается образование накипи в полостях охлаждения двигателя). Для уменьшения разъедания металла в воду часто добавляют хромпик. Температурный перепад воды на входе в двигатель и на выходе из него должен поддерживаться в пределах 10--15°.

Открытая (проточная) система охлаждения представляет по сути дела только часть замкнутой системы, образуемую внешним контуром. У некоторых двигателей для аварийного охлаждения предусмотрено непосредственное соединение насоса 14 (см. рис. 118) с полостью охлаждения, минуя насос 18 и холодильник 12. 13 этом случае образуется проточная (открытая) система охлаждения. Недостатком ее является то, что она не позволяет поддерживать такой высокой и стабильной температуры, как замкнутая. При 45-- 50°С происходит интенсивное отложение накипи, а регулировать температуру воды на входе в двигатель без термостата затруднительно.

В системах охлаждения используют поршневые, центробежные и крыльчатые насосы, приводящиеся от вала двигателя. В случае выхода насосов из строя предусматривается возможность охлаждения двигателя из пожарной, водоотливной или балластной систем судна.

Характеристика главного двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) -- это тепловая машина, внутри цилиндра которой происходит сгорание топлива. При сгорании выделяется теплота, идущая на расширение, газов. Под давлением расширяющихся газов движется поршень. Таким образом в ДВС тепловая энергия превращается в механическую.

Судовые ДВС классифицируются по ряду признаков. Для работы двигателя необходимо обеспечить определенную последовательность процессов: наполнение цилиндра воздухом, сжатие его, подачу топлива и горение, расширение продуктов сгорания и удаление отработавших газов. Этот ряд последовательно протекающих в цилиндре процессов, обеспечивающих непрерывную работу двигателя, называется рабочим циклом. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.

Таким образом, по осуществлению рабочего цикла двигатели подразделяются на четырехтактные, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, и двухтактные, у которых рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала.

По конструктивному выполнению двигатели подразделяются на тронковые, крейцкопфные и с противоположно движущимися поршнями (ПДП) в одном цилиндре.

Во время работы двигателя при сгорании топлива в цилиндре на поршень действует давление газов. Его можно представить в виде сосредоточенной силы Р (рис. 1, а), приложенной к оси поршневого пальца и направленной вниз. При повороте коленчатого вала на некоторый угол сила Р раскладывается по правилу параллелограмма на две силы: РШ, действующую вдоль оси шатуна и приводящую в движение коленчатый вал, и РН, действующую перпендикулярно направлению движения поршня. Сила РН прижимает поршень к стенке цилиндра и вызывает усиленный износ поршней и стенок цилиндров.

Схема конструктивного выполнения двигателей: а - тронковый; б - крейцкопфный; в - с противоположно движущимися поршнями в одном цилиндре.

По такой схеме выполняются высокооборотные и среднеоборотные двигатели, называемые тронковыми (поршень у них имеет развитую нижнюю цилиндрическую часть -- тронк).

У двигателей больших мощностей сила РН велика, поэтому их делают крейцкопфными (рис. 1, б). Поршень 2 такого двигателя жестко через шток 3 соединен с крейцкопфом 1, ползун 4 которого движется в направляющих параллелях 5. Боковое усилие PН в этом случае воспринимается не стенкой цилиндра, а через крейцкопф параллелями, которые жестко связаны со станиной двигателя. Крейцкопфы делают односторонними или двусторонними.

У двигателей с ПДП (рис. 1, в) топливо сгорает в камере, расположенной между двумя поршнями 1, которые работают в одном цилиндре и движутся в противоположные стороны. Такой двигатель имеет два коленчатых вала 2.

В зависимости от расположения цилиндров двигатели бывают однорядные с вертикальным расположением цилиндров (рис. 2, а) и V-образные (рис. 2, б).

Характеристика двигателя Hyundai MAN B&W 6S60ME-C8.2

Тип двигателя: 6S60ME-C8.2

Мощность на выходе: 12 200 кВат

Количество оборотов в минуту: 98

Количество цилиндров: 6

Диаметр цилиндра: 600 мм.

Ход поршня: 2400 мм.

Последовательность сгорания топлива в цилиндрах: 1-5-3-4-6-1

Давление впрыска топлива: 350 + 30 бар.

Среднее давление сжатия: 138,5 бар.

Среднее максимальное давление: 169,8 бар.

Список использованной литературы

1. Теория и устройство судна: учебное пособие / И.А. Бурмака., А.Я. Король, С.С. Любенко, С.В. Сауляк -- Одесса: ОНМА, 2012. -- 225 с.

2. INSTRUCTION MANUAL FOR BOILER PLANT / Alfa Laval Group GmbH, 2011.

3. GEA Westfalia Separator centripack / GEA Westfalia Separator Group GmbH, 2014.

4. Jets sanitary system. Final Drawing / Jets Vacuum AS Group GmbH, 2015.

5. TeamTec Incinerator. Instruction Manual / TeamTec AS, 2008.

6. GEA Westfalia Separator SeaWaterDistiller/ Alfa Laval Group GmbH, 2011.

7. Power rating application guidelines for generator drive engine / Cummins engine company, INC, 1998.

8. Hull Machinery. Final drawings / Jinling shipyard. Design company, 2014.

Размещено на Allbest.ru