1 РАСЧЕТЫ ДВС С ПОМОЩЬЮ ЭВМ

1.1 Оптимизационный расчет рабочего процесса ДВС

В данном разделе выполнен оптимизационный расчет цикла ГД 8S80MC-C с использованием программного обеспечения, разработанного на кафедре ЭМСС [11, 12]. Цель расчета - определение оптимальных параметров работы ДВС, при которых он обеспечивает заданную эффективную мощность Nе = 21840 кВт. Целевой функцией является расход топлива. Минимальный расход топлива ограничивается требованием обеспечения нормальных параметров работы ДВС – давлением сгорания, температурой сжатия и др.

Подбор исходных данных (90 параметров) осуществлен на основании технических данных завода изготовителя на данный дизель и рекомендаций [13]. Исходные данные представлены в таблице 2.1.

С помощью программы «Расчет дизеля» [11, 12] был выполнен многовариантный расчет ДВС с перебором по коэффициенту избытка воздуха α (на интервале 1,7-2,3 с шагом 0,1) и степени повышения давления λ (на интервале 1,1-1,7 с шагом 0,05). Было получено 52 вариантов расчета ДВС. В ходе анализа результатов расчета методом экспертных оценок за оптимальный был принят вариант 27, в котором минимальный расход топлива be составил 0,1739 кг/(кВт·ч) при обеспечении нормальных параметров цикла pz = 13,47 МПа; давлении надувочного воздуха pk = 0,2565 МПа и др. В таблице 2.2 приведены варианты результатов расчета, которые содержат оптимальное решение при α=2,1 и λ= 1,25. Развернутая таблица результатов расчета для выбранного варианта представлена в таблице 2.3. На рисунке 2.1 представлена индикаторная диаграмма, построенная ЭВМ для выбранного варианта работы ДВС.

1.2 Динамический расчет двс

Цель расчета – определение сил, действующих в кривошипно-шатунном

механизме.

Исходными данными для динамического расчета являются: назначенный порядок работы цилиндров (1 - 5 - 3 - 6 - 2 – 4 ); ориентировочные массы вращающихся (mВРАЩ =4524 кг); и поступательно-движущихся масс КШМ (mПОСТ =2262 кг); результаты расчета рабочего процесса ДВС и др. (таблица 2.4). С помощью программного обеспечения [11] в ходе расчета были определены силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме. Результаты расчета представлены в табличном виде: силы в кривошипно-шатунном механизме (таблица 2.5) и силы набегающие касательные (таблица 2.6) и в графическом: развернутая индикаторная диаграмма (рисунок 2.3); векторная диаграмма, дающая представление об изменении сил, действующих на коренную шейку коленчатого вала и их направлении за один цикл (рисунок 2.4); диаграмма износа, представляющая собой характер износа (относительный) коренной шейки коленчатого вала (рисунок 2.5); силы давления газов, силы инерции, движущая (рисунок 2.6), нормальная, радиальная, касательная (рисунок 2.7); диаграмма суммарных касательных сил на выходном конце коленчатого вала (рисунок 2.8).

В ходе расчета были также получены силы, действующие на коренную шейку коленчатого вала: радиальные; касательные; срезывающие.

Эти силы необходимы для выполнения прочностного расчета коленчатого вала.

1.3 Расчет прочности коленчатого вала

Цель расчета прочности коленчатого вала – рассчитать коэффициенты

запаса прочности в галтелях шеек для заданного режима работы ГД. Расчет

выполнен в соответствии с [5, 14, 15]. Результаты расчета показали, что ис-

комые коэффициенты находятся в требуемом диапазоне значений:

QН= 2,3 > 1,15; QG = 2,3 > 1,15. Требования к расчету представлены на листе 22.

Исходные данные представлены в таблице 2.7, результаты в таблице 2.8. На страницах 24 - 27 пояснительной записки представлена последовательность

расчета коленчатого вала.

1.4 Расчет подшипника скольжения

В настоящем расчете выполняется анализ несущей способности коренных подшипников коленчатого вала ДВС, основным показателем которой является минимальная толщина слоя масла hmin между валом и подшипником.

Цель расчета – назначение режимов работы подшипника, обеспечивающих выполнение условия по коэффициенту запаса подшипника по толщине масляного слоя [16, 17]:

Исходными данными являются результаты теплового расчета ДВС, на

основании которого получено среднее давление в подшипнике

результаты расчета коленчатого вала, на основании которого получены кон-

структивные параметры подшипника (диаметр и длина шейки) и др. Расчет

выполнен для различных режимов работы подшипника (по температуре масла на входе и диаметральному зазору). В результате расчета выбран режим, соответствующий зазору 550 мкм и температуре масла 331 С. В этих условиях работы коэффициент запаса по толщине масляного клина – 2,62. Исходные данные отражены в таблице 2.9; результаты расчета – таблице 2.10; графическая интерпретация расчета – рисунок 2.11.

.

Результаты расчета рабочего процесса судового ДВС
СевНТУ - Факультет МорТС - Кафедра ЭМСС
	Подготовил, группа		Гараненко М.В				ЭД-41д
№		Параметр		Обозн.	Разм.	Значение
						1				2
1		Коэффициент избытка воздуха			-	2,1				-
2		Степень повышения давления			-	1,25				-
3		Эффективная мощность установки		Ne	кВт	21744,0				-
4		Индикаторная мощность		Ni	кВт	22650,0				-
5		Индикаторный КПД		i	%	50,49				-
6		Эффективный КПД		e	%	48,47				-
7		Индикаторный расход топлива		bi	кг/кВт*ч	0,1739				-
8		Эффективный расход топлива		bе	кг/кВт*ч	0,1811				-
9		Давление наддува		Pk	МПа	0,2565				-
10		Давление воздуха в коллекторе		Ps	МПа	0,2535				-
11		Давление воздуха в начале сжатия		Pa	МПа	0,2408				-
12		Давление воздуха в конце сжатия		Pc	МПа	10,7811				-
13		Максимальное давление цикла		Pzmax	МПа	13,4763				-
14		Давление в конце расширения		Pb	МПа	0,7966				-
15		Давление газов перед турбиной		Pt	МПа	0,2373				-
16		Среднее индикаторное давление		Pi	МПа	1,8973				-
17		Среднее эффективное давление		Pe	МПа	1,8214				-
18		Температура воздуха за компрессором		Tk	К	389,0				-
19		Охлаждение воздуха в теплообменнике		Tx	К	79,0				-
20		Температура воздуха в коллекторе		Ts	К	310				-
21		Температура воздуха в начале сжатия		Ta	К	323				-
22		Температура воздуха в конце сжатия		Tc	К	904				-
23		Максимальная температура цикла		Tz	К	1868				-
24		Температура конца расширения		Tb	К	1040				-
25		Температура газов перед турбиной		Tg	К	760				-
26		Температура смеси перед турбиной		Tcm	К	611				-
27		Температура газов за турбиной		Tзт	К	492,8				-
28		Мощность турбины		Nt	кВт	5422,4				-
29		Мощность компрессора		Nk	кВт	5437,61				-
30		Механический КПД установки		m	%	48,4714				-
31		Показатель политропы сжатия		n1	-	1,3711				-
32		Показатель политропы расширения		n2	-	1,2600				-
33		Относительная мощность турбины		t	-	0,2394				-
34		Относительная мощность компрессора		k	-	0,240				-
35		Степень последующего расширения			-	9,423				-
36		Степень предварительного расширения			-	1,70				-
37		Адиабатная работа расширения газов в турбине		Lt	кДж/кг	129,74				-
38		Адиабатная работа сжатия воздуха в компрессоре		Lk	кДж/кг	89,410				-
39		Расход воздуха через двигатель		Gb	кг/с	49,261				-
40		Расход газов через турбину		Gg	кг/с	50,355				-
41		Коэффициент наполнения		m	-	0,934				-

2. РАЗРАБОТКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЙ ПЕРСОНАЛА ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИЗЕЛЯ

2.1 Обслуживание Дизеля

Работу дизеля контролируют по показанию штатных Кип, по сигналам АПС, путем осмотра, прослушивание и ощупывания деталей дизеля, а также путем измерения специализированными приборами параметров рабочего процесса. Периодичность контроля устанавливается инструкцией по эксплуатации и может быть откорректирована СТМ в зависимости от надежности и технического состояния у объема автоматизации, АПС и наличия средств диагностирования.

Величины контролируемых параметров работы дизеля должны находиться в пределах диапазона, рекомендованного инструкцией по эксплуатации. В противном случае нужно выяснить причину их отклонения и устранить ее.

При оценке изменения параметров .характеризующих рабочий процесс в цилиндрах следует учитывать то, что повышение температуры выпускных газов в процессе работы дизеля может происходить вследствие увеличения внешней нагрузки дизеля ,повреждения форсунки или выпускного клапана , нарушении плотности цилиндра и т.д.

Для определения причины, вызвавшей увеличение температуры выпусных газов , можно пользоваться методом последовательного исключения возможных факторов .

Для главного дизеля , кроме того, величины показателей, характеризующих его нагрузку , не должны выходить за пределы скоростных ограничительных характеристик . в противном случае нужно изменить режим работы двигателя.

Необходимо периодически сверять показания КИП в ЦПУ , на дизеле и на обслуживающих механизмах.

Обнаруженная в работе дизеля неисправность , как правило , должна устранена немедленно . Если для устранения неисправности остановить двигатель нельзя или невозможно необходимо принять дополнительные меры , обеспечивающие работоспособность двигателя контролировать неисправный узел.

При обнаружении ненормальных шумов , стуков или повышение вибрации дизеля , турбокомпрессора , редуктора корпуса , валопровода нужно принять меры к их устранению

Необходимо следить за исправной работой навешенных вспомогательных механизмов , а также за надежностью крепления трубопроводов ,своевременно устраняя вибрацию труб и не допуская утечек .

Необходимо периодически брать пробы отработавшего масла из подпоршневых полостей или продувочного ресивера и оценивать изменения содержания продуктов износа в них по сравнению с предыдущими пробами.

Анализ масла выполняется прибором рекомендуемый судовладельцем .

При повышении содержания железа в масле , снизить нагрузку на дизель и увеличить подачу масла . Если это не снизит износ , то выключить цилиндр или двигатель, осмотреть цилиндр через продувочные окна или через отверстия для арматуры в крышке и принять меры к устранению .

Следует периодически наблюдать за цветом выпускных газов

При появлении сигнала детектора масляного тумана или густого белого дыма из вентиляционной трубы картера необходимо повторно проверить срабатывание детектора. Если детектор срабатывает повторно , то необходимо остановить дизеля , продолжая прокачивать его маслом и водой , принять меры безопасности на случай взрыва в картере и подготовить средства пожаротушения . После исчезновения признаков опасной концентрации масляного тумана , но не ранее чем через 20 минут после остановки дизеля , открыть лижи картера для определения причин и устранения неисправности .

В работе следует периодически осматривать детали остова дизеля и крепления его к фундаменту для своевременного выявления пропусков рабочих сред, трещин, взаимного перемещения сопрягаемых деталей , ослабления затяжки крепежа и принятия необходимых мер по устранению обнаруженных дефектов .

При приеме и сдачи вахты ВМХ должен произвести осмотр дизеля и обеспечивающих его функционирования систем , проверить показания КИП и записать в машинный журнал значения параметров , подлежащих регистрации