Неустановившиеся режимы работы. Режим работы при пуске

Реверсивно-пусковые качества двигателя являются одним из важнейших факторов, определяющих безопасность мореплавания в сложных ситуациях: при входе в порты, следовании узкостями, плавании в условиях интенсивного судоходства. Пусковые режимы кратковременны, но среднегодовое число пусков двигателей транспортных судов 800–900, пассажирских судов 1200–1500. Число пусков за одну швартовку достигает 20–30 и более при периодичности 30–120 с. Пусковые условия оказывают влияние на характер протекания рабочего процесса двигателя, состояние тепловой и механической напряженности его узлов и деталей, интенсивность изнашивания трущихся пар и, в конечном счете, определяют надежность и долговечность работы двигателя.

При пуске двигателя ухудшаются условия для самовоспламенения и сгорания топлива, что объясняется пониженным температурным режимом стенок камеры сгорания и переохлаждением пускового воздуха при его расширении в цилиндре. Это приводит к увеличению периода задержки воспламенения топлива, вследствие чего возрастает скорость нарастания давления, достигая 1,5 – 2 МПа на 1 гр. ПКВ и может повышаться максимальное давление сгорания.

Механическая и тепловая напряженность двигателя увеличиваются вследствие возрастания динамических показателей рабочего процесса. Кроме того, рост напряжений в деталях двигателя объясняется сменой режимов работы при повторных пусках и особенно при резком изменении нагрузки двигателя, когда меняется не только характер действующих усилий, но также зазоры и посадки в сопряженных рабочих узлах. Надо учитывать и изменение условий смазывания трущихся поверхностей, возможность нарушения гидродинамической масляной пленки. Условия становятся еще более жесткими при пуске холодного двигателя и использовании тяжелых топлив с низким значением цетанового числа, характеризующего способность топлива к самовоспламенению.

На характер нарастания нагрузок влияют также конструктивные особенности двигателя: форма камеры сгорания, схема газообмена, давление впрыскивания топлива в пусковой период, способ пуска (раздельный или смешанный), пусковая цикловая подача топлива.

При пуске двигателя на сжатом воздухе увеличивается степень неравномерности вращения коленчатого вала, которая при определенных условиях может достигать значений 1/10 и более. Это происходит вследствие пропуска вспышек в отдельных цилиндрах из-за ухудшения условий для воспламенения топлива.

На пусковых режимах происходит интенсивное изнашивание трущихся пар, особенно цилиндровых втулок. По статическим данным износ втулки за каждый пуск примерно равен износу за 6 – 10 ч стабильной работы на режимах полного хода. Наблюдается и повышенная химическая коррозия от воздействия серной, угольной и азотной кислот, образующихся вследствие конденсации паров воды на поверхности втулок из-за низкой температуры.

Таким образом, режимы пуска относятся к наиболее напряженным режимам работы двигателя, на долю которых приходится наибольшее число отказов и повреждений.

Для создания более благоприятных условий пуска двигателя и повышения надежности работы в пусковой период осуществляют следующие мероприятия: предварительный постепенный прогрев двигателя путем подогрева воды в системах охлаждения цилиндров, поршней, форсунок; подогрев смазочного масла в циркуляционной системе до 40 – 45 гр.; пуск двигателя на дизельном топливе, обладающем хорошей способностью к самовоспламенению; повышение давления впрыскивания топлива для улучшения качества смесеобразования; подогрев пускового воздуха для предотвращения его переохлаждения при расширении; выбор наиболее рациональных значений пусковой частоты вращения и цикловой подачи топлива. Эти факторы тщательно исследуют и находят непосредственное отражение в математических программах обеспечения автоматических систем управления.