Режим работы при реверсировании

Реверсирование двигателя в зависимости от эксплуатационных ситуаций производят в широком диапазоне скоростей судна: от близкой к нулю при маневрировании, до скорости полного хода в открытом море. Скорость реверсирования двигателя является важной характеристикой маневренных качеств судна в целом. Реверсирование является тяжелым для двигателя режимом, так как на характер изменения нагрузок воздействуют одновременно два фактора: изменение динамических показателей рабочего процесса двигателя и изменение гидродинамических условий работы гребного винта.

Реверсирование начинают с остановки двигателя переводом топливных насосов на нулевую подачу (топливная рукоятка в положении «Стоп»). При этом вал двигателя продолжает вращаться под действием потока воды, вращающей гребной винт в прежнем направлении, и сил инерции вращающихся масс системы двигатель – валопровод. Вращение вала называется свободным выбегом двигателя, продолжительность которого зависит от тоннажа и скорости судна.

Как видно из графика (рис. 10.7), при нормальной частоте вращения 90 об/мин время свободного выбега (кривая 1) может достигать 60 с. Для сокращения времени выбега применяют торможение вала двигателя подачей в цилиндры контрвоздуха через пусковые клапаны на линии сжатия. При этом принужденный выбег (кривая 2) уменьшается до 10 с. Очевидно, что при сокращении выбега двигателя сокращается и выбег корпуса судна, под которым понимают путь, проходимый до полной остановки по инерции, следовательно, ускоряется и процесс реверсирования.

Эффективность применения контрвоздуха можно оценить по индикаторной диаграмме торможения (рис. 10.8). Линия ab соответствует процессу сжатия воздуха в цилиндре, bc – подаче в цилиндр контрвоздуха, сопровождаемой резким повышением давления, cd – заключительному этапу сжатия воздуха, влияющему на тормозной момент, de – выпуску воздуха в ресивер. Чем выше давление контрвоздуха и чем больше время его подачи в цилиндры (время открытия пускового клапана), тем больше площадь индикаторной диаграммы торможения и, следовательно, больше тормозной момент. Чем выше частота вращения, тем меньше тормозной эффект, так как уменьшается время открытия пусковых клапанов, поэтому подачу контрвоздуха в цилиндры надо начинать при снижении частоты вращения до малого хода.

Если в процессе реверсирования двигателю задана номинальная частота вращения на задний ход при полной скорости судна на передний ход, то отрицательный момент гребного винта достигает четырехкратного номинального значения, что может привести к критическим перегрузкам валопровода и самого двигателя. Аналогичные условия создаются в случае изменения хода судна с полного назад на полный вперед.

При преждевременном реверсировании с полного переднего хода на полный задний могут создаться условия, когда распределительный вал уже установлен в положение заднего хода, но при поступлении воздуха в систему пуска коленчатый вал начинает вновь набирать частоту вращения на передний ход, поэтому реверсирования с полного переднего хода на полный задний до полной остановки вала надо по возможности избегать.

Нарушение требований надежности при реверсировании может привести к отказу двигателя, что в условиях маневрирования грозит серьезной аварией судна.

Режим приработки

При вводе судна в эксплуатацию после постройки, а также после каждого ремонта, связанного с заменой ответственных узлов и деталей (поршня, поршневых колец, цилиндровой втулки, подшипников, цепного или шестеренного привода) применяют режим приработки двигателя.

Новый двигатель проходит первичный режим приработки при обкатке на заводском стенде в течение 40 – 60 ч, для приработки рабочих узлов требуется значительно большее время (до 500 – 1000 ч), поэтому фактически двигатель проходит режим приработки в первый период эксплуатации до наработки указанного в инструкции завода-изготовителя времени. Продолжительность режима приработки зависит от типа двигателя, размеров цилиндра, конструктивных особенностей деталей ЦПГ и системы продувки, степени форсировки двигателя.

Наиболее ответственен и продолжителен режим приработки для высоконапряженных малооборотных двигателей с высокой степенью наддува и большой цилиндровой мощностью.

В первоначальный период идет приработка поршневых колец по зеркалу цилиндра, причем от качества первичной приработки зависит дальнейшая работа колец и компрессия в цилиндре. При нормальном износе колец в период приработки в момент изменения направления движения поршня происходит их перекос, что приводит к быстрому истиранию кромок и образованию выпуклой рабочей поверхности кольца. Это способствует образованию масляного клина и стабильной гидродинамической масляной пленки, улучшающей и ускоряющей процесс приработки колец. При повышенном износе колец рабочая поверхность имеет плоскую форму с острыми кромками, условия смазывания ухудшаются, износ значительно возрастает. Частицы износа попадают на рабочую поверхность нижних колец, вызывая их интенсивное изнашивание.

Вследствие повышенного трения на рабочих поверхностях колец создается окисная пленка высокой прочности, что практически исключает нормальную приработку колец. Для обеспечения нормальных условий приработки в начальный период устанавливается пониженная нагрузка двигателя, не превышающая 0,6 – о, 8 номинальной. По мере приработки нагрузка постепенно увеличивается. Для улучшения условий приработки подача масла насосами повышается в 1,2 – 1,3 раза для лучшего вымывания продуктов износа рекомендуется применение минерального масла. В целях улучшения условий приработки некоторые фирмы специальным квадратным резцом наносят на рабочую поверхность винтовую канавку глубиной 0,02 – 0,05 мм с шагом 2 – 5 мм.

Режим приработки назначают при каждой замене колец и даже при установке старых колец после моточистки цилиндра, так как во время снятия колец с поршня они меняют свою форму. Продолжительность приработки в этом случае от нескольких часов до нескольких суток, с повышением нагрузки по специальному графику. Во избежание излишних приработок колец увеличивают период работы без вскрытия цилиндров в зависимости от фактического технического состояния. Этому в значительной мере способствуют системы технического диагностирования, позволяющие оценить состояние колец в эксплуатационных условиях.

Втулки цилиндров прирабатываются дольше, поэтому главным критерием режима приработки являются поршневые кольца.

Продолжительность режима приработки после замены деталей и узлов в период эксплуатации двигателя в зависимости от объема проведенных работ назначают в соответствии с инструкцией по эксплуатации двигателя. Во время приработки рекомендуется усиленный контроль за состоянием замененных деталей.