Система пуска и управления ДВС

 

Условия пуска является одной из ответственных операций по обеспечению нормальной эксплуатации ДВС, от надежности пуска во многом зависит обеспечение маневренных качеств судна. Пуск производится путем раскручивания коленчатого вала до такой частоты вращения, при которой в цилиндрах дизеля достигается температура, достаточная для самовоспламенения топлива.

Главный пусковой клапан предназначен для быстрого соединения пусковой магистрали с баллонами пускового воздуха и разобщения их при переводе двигателя на работу на топливе. Подача воздуха к исполнительным механизмам реверсивно-пускового устройства и разгрузка магистрали от давления воздуха в зависимости от положения механизма пуска, реверса и топливоподачи осуществляется автоматически.

Пусковые клапаны цилиндров является одним из исполнительных органов реверсивно-пускового устройства двигателя, они пускают сжатый воздух (согласно циклу) в цилиндр двигателя..

 

Воздухораспределители предназначены для управления открытием пусковых клапанов в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. В судовых двигателях применяют воздухораспределители золотникового и дискового типов. Количество золотников в золотниковом распределителе определяется числом пусковых клапанов. Золотники приводятся в действие от пусковой шайбы распределительного вала или от общего для всех золотников привода. Воздухораспределители дискового типа приводятся в действие от распредвала через шестеренчатый привод.

Электрический запуск. Быстроходные ДВС мощностью до 1000 л.с. могут иметь электрическое устройство - Электростартер, который представляет собой малогабаритный электродвигатель постоянного тока, на оси якоря которого установлена шестерня, входящая автоматически во время пуска в зацепление зубчатым венцом маховика двигателя. Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи. После достижения двигателем пусковой частоты вращения коленчатого вала и начала работы на топливе зубчатый венец маховика автоматически разъединяется с шестерней стартера при помощи специального устройства, находящегося в стартере. Стартеры рассчитаны на напряжение 12, 24, 36V и на кратковременное действие для получения больших вращающих моментов в течение 10-15 сек.

Реверсивные устройства

 

В двухтактных двигателях применяют реверсивные устройства различных конструкций. Наиболее простое реверсирование двигателя осуществляется путем поворота барабана распределителя при симметричном топливном кулачке. Такой способ реверсирования используется во многих двухтактных двигателях, где нет необходимости в изменении фаз газообмена при работе на заднем ходу. В четырехтактных двигателях применяют реверсивные устройства, использующие осевое перемещение распределительного вала, несущего кулачковые шайбы прямого и обратного хода для каждого клапана и ТНВД, осуществляется двуплечим рычагом.

 

Блокировка пускового и реверсивного устройств.

Блокировочные устройства применяются для обеспечения заданного направления вращения подачи топлива до окончания процесса реверсирования при вращении вала в направлении, противоположном заданному. Пуск дизеля возможен только после срабатывания блокировки, т.е. при окончании установки механизма реверса в положении «Вперед» или «Назад». В случае нахождения элементов механизма реверса в промежуточном положении пусковой воздух не будет поступать к пусковым клапанам и к воздухораспределителю, и пуск дизеля будет невозможен. Блокировочные устройства обеспечивают правильность действия и безопасность движения судна, поэтому их применение в системе управления судовых реверсивных дизелей обязательно. В современных блокировочных устройствах в основном используют датчики механического типа, как наиболее простые по конструкции и надежные в эксплуатации.

 

Коллекторы, всасывающие и выхлопные глушители,

И наддув ДВС.

В настоящее время максимальная мощность дизелей в одном агрегате в СДУ достигает 100-120 тыс.кВт. Анализ увеличения мощности ДВС показывает, что в отношении ряда параметров, от которых зависит мощность двигателя(например диаметр цилиндра, число цилиндров), уже установлен предел, и эти параметры не содержат в себе возможностей увеличения мощности дизеля.

Чем больше будет подаваться топлива в цилиндр, тем больше будет мощность этого цилиндра. Но наступит момент, когда поступающее в цилиндр топливо не будет полностью сгорать, потому что количества воздуха, находящегося в цилиндре будет уже недостаточно. Если же в цилиндр подать большее количество воздуха, то в том же цилиндре можно будет сжечь больше топлива и, следовательно, получить большую мощность. В этом и заключается сущность наддува. Система воздухоснабжения состоит из газотурбонагнетателя, воздухоохладителя, ресивера, воздуховодов, глушителей шума.

Классификация систем происходит по следующим признакам:

1. По числу ступеней сжатия воздуха: одно и двухступенчатые. В 4-х тактных двигателях без наддува отсутствует газотурбонагнетатель (ГТН). Их системы работают без сжатия воздуха благодаря всасывающему действию поршней двигателя;

2. По числу компрессов: бескомпрессорные, одно и многокомпрессорные;

3. По назначению и числу теплообменников: с охладителями и подогревателями воздуха;

4. По способу поддержания параметров воздуха: нерегулируемые и регулируемые.

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ:

1. Центробежные, поршневые и роторно-лопастные компрессоры.

Центробежные - это ГТН.

Поршневые - это продувочные насосы на двухтактных дизелях, они приводятся от коленчатого вала. У таких двигателей первая ступень наддува от ГТН, вторая ступень - продувочные насосы.

2. Ресиверы воздушные могут быь выносными (автономными), либо встроенные, как в V - образном дизеле (между цилиндрами V - образном двигателя).

 

Система газоотвода состоит из выпускного коллектора, газотурбонагнетателей, газоотводов, глушителей, утиль - котлов. Выхлопные коллекторы служат для отвода из цилиндров отработавших газов. Утиль- котлы для преобразования энергии отработавших газов в энергию пара.

 

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ:

1. Выпускные коллекторы подразделяются на однотрубные и многотрубные, охлаждаемые изолированные, изолированные с охлаждаемым и неохлаждаемым кожухом.

2. Глушители шума могут быть активного (положительного или пассивного (расширительного) типа.

3. Газоотводы имеют компенсаторы линзового (сильфонного) или поршневого типа.

 

Рис.124а

1 - надувочный агрегат;

2 - привод от коленчатого вала;

3 - холодильник.

 

Рис.124б

1 - компрессор;

2 - холодильник;

3 - впускной клапан;

4 - выпускной клапан;

5 - цилиндр двигателя;

6 - газовая турбина компрессора.

 

Рис.134а

1 - рабочее колесо компрессора;

2 - газовая турбина;

3 - ротор;

4 - опорные подшипники.

 

На рис.134б общий вид компрессора с глушителем всасывания.

 

Подготовка двигателей к пуску после длительной стоянки или ремонта

Перед пуском двигателя необходимо выполнить следующие основные подготовительные операции: пустить водяные, масляные и топливные насосы, открыть пробки в трубопроводах и проверить систему под давлением, возможные пропуски устранить. Проверить состояние всех резервуаров топлива, масла, охлаждающей воды.

Открыть краны для удаления воздуха на выходах охлаждающей воды цилиндров, ГТК и воздухоохладителя. Открыть индикаторные краны на двигателе и провернуть несколько раз двигатель валоповоротной машиной для проверки состояния механизмов и удаления из цилиндров остатков воды, топлива, масла.

Проверить масляные системы низкого и среднего давления. Пустить валоповоротную машину и проворачивать двигатель до тех пор, пока из всех подшипников не пойдет масло. Проверить контрольные отверстия для смазки ГТК. Выход воды и масла из двигателя проверить на спускных трубопроводах. Проверить капельный показатель на лубрикаторах. Проверить давление в системе пускового воздуха и при необходимости подкачать воздух в баллоны. Спустить воду из воздушных баллонов, трубопроводов, главного и обратного клапанов пускового воздуха. Отрегулировать давление воды, масла и топлива и проверить показания приборов. Проверить работу реверсирующего сервомотора поворотом рычага телеграфа несколько раз в положение «Вперед-Назад», при этом проверить действие блокировки пускового рычага и топлива. Проверить блокировку направления вращения двигателя. Топливный рычаг установить в положение максимальной подачи. Необходимо убедиться также в поступлении топлива к топливным насосам, отпрессовать насосы и в соответствии с инструкцией отрегулировать фазы подачи топлива и давления распыла.

Окончив внешний осмотр и контроль правильности сборки, последовательно готовят к действию системы и устройства двигателя.

Подготовка системы смазки: проверяют уровень масла в маслосборниках циркуляционной системы и лубрикаторах и чистоту масла в масляных фильтрах. Контролируют поступление масла ко всем частям двигателя, требующим смазки. Там, где поршни охлаждаются маслом, убеждаются в открытии клапанов на проводящем и отводящем трубопроводах всех поршней, затем запускают масляный насос и регулируют рабочее давление на смазку и охлаждение поршней и турбокомпрессора согласно инструкции по эксплуатации.

Подготовка системы охлаждения: устанавливают все клапаны и клинкеты в рабочее положение. Пускают резервный насос охлаждения и прокачивают зарубашечное пространство двигателя до полного вытеснения из них воздуха. По окончании прокачки насос останавливают, клапаны системы охлаждения переключают на подачу воды от насоса двигателя. Если температура забортной воды ниже 15⁰С, то двигатель необходимо прогреть горячей водой 24-40⁰С или паром от вспомогательного котла, обязательно проверяют открытие пароотводног о трубопровода.

Подготовка топливной системы: определяют количество топлива в расходной цистерне, удаляют отстой воды и грязи, затем пополняют цистерну до установленного уровня. Осматривают все фильтры, открывают краны на топливном трубопроводе и контролируют поступление топлива к насосам. Прокачивают топливный трубопровод высокого давления до полного удаления воздуха через открытые контрольные устройства на форсунках. Если температура воздуха в МО разница с t⁰ застывания топлива менее 15-20 ⁰С, топливо в расходных цистернах необходимо подогреть.

Подготовка пусковой системы: проверяют давление воздуха в пусковых баллонах и, если оно недостаточно подкачивают воздух компрессором, продуванием удаляют из баллона воду и масло. Плавно, без рывков, открывают все клапаны воздушного трубопровода на пути от баллонов к посту управления двигателя. Резкое открытие клапанов может привести к возникновению ударной пневматической волны и разрыву стенок трубопроводов сжатого воздуха. В 2-х тактных двигателях проверяют отсутствие воды и масла в ресиверах продувочного воздуха, а также в газовой и воздушной полостях турбокомпрессоров.

Подготовка валопровода: внешним осмотром убеждаются в отсутствии посторонних предметов. При наличии тормоза отжимают его. Проверяют наличие смазки в элементах валопровода и охлаждение подшипников.

После окончания подготовительных операций двигатель проворачивают с помощью валоповоротного устройства, если дизельная установка имеет жесткую передачу на винт, то следует получить разрешение на проворачивание у вахтенного штурмана. Затем нужно включить резервный масляный насос двигателя и открыть индикаторные краны. По окончании проворачивания коленвала надо выключить и надежно застопорить валоповоротное устройство. При открытых индикаторных кранах делают пробные пуски «Вперед» и «Назад» без подачи топлива, затем индикаторные краны закрывают. После выполнения всех перечисленных операций главные двигатели считают подготовленными к действию, о чем вахтенный механик докладывает старшему механику и с его разрешения - на мостике.

 

Пуск двигателей

Пуск главного двигателя осуществляется по командному сигналу, переданному машинным телеграфом или иными средствами связи. После получения сигнала и его дублирования вахтенный механик устанавливает орган управления в положение «Пуск» в секторе, соответствующем требуемому направлению вращения («Вперед» или «Назад»). Как только двигатель, раскручиваемый сжатым воздухом, разовьет пусковую частоту вращения, органы управления переводят в положение «Работа» и по тахометру устанавливают требуемую частоту вращения в соответствии с заданным ходом.

Немедленно после пуска следует проверить наличие давления в системах смазки и охлаждения. Обслуживающий персонал должен относиться к пусковому периоду с повышенным вниманием, т.к. в это время происходит наибольший износ трущихся деталей, возможны повреждения и даже аварии двигателей. В период пуска и работы дизеля нужно и желательно поддерживать Т⁰ охлаждающей воды в предпусковой период на 3-4⁰С ниже предела срабатывания сигнализации по перегреву дизеля. Эту Т⁰ предлагается считать определяющей «горячее» состояние двигателя перед пуском. При работе главного охлаждающего насоса эта Т⁰ снизится до значения, на которое настроен т ерморегулятор.

Т⁰ масла в системе перед пуском и на номинальном режиме не должна превышать рекомендованную, чтобы не вызвать изменения его физико-химических свойств. После достижения рекомендованного значения Т⁰ в период предварительного прогрева двигатель готов к пуску.

Ввод в действие и работа дизеля не допускается, если имеет место следующее:

v несоответствие характеристик топлива и масла рекомендуемым значениям;

v наличие трещин в фундаментной раме, коленвалах, шатунах, крейцкопфах, поршневых штоках, анкерных связях, а также трещин, пропускающих воду или масло, на рабочих поверхностях блока, на цилиндрах, головках поршней и крышек цилиндров, неисправных турбокомпрессоров;

v раскепы коленвала, превышающие установленные нормы;

v неисправность пускового и реверсивного устройства, органов газораспределения и подачи топлива, всережимного и предельного регуляторов частоты вращения, валоповоротного устройства, валопровода и его подшипников и сальников дейвуда;

v давление смазочного масла, топлива и охлаждающей воды ниже установленной нормы;

v подплавленные или имеющие выкрашивание белого металла рамовые, мотылевые и головные подшипники;

v неисправность предохранительных и защитных устройств, сигнализации, редуктора и муфт, системы предпусковой прокачки маслом;

v износ основных ответственных деталей, превышающий предельно допустимые значения;

v посторонние стуки и шумы в дизеле;

v неисправность или отсутствие штатных контрольно-измерительных приборов;

v неисправности в системах трубопроводов дизеля;

v неисправности газовыпускных коллекторов.