Дизельный ДВС

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………3

1. Жизненный цикл морской техники………………………………………………4

2.Техническая диагностика в эксплуатации морской техники……………………7

3. Назначение и принцип действия судового дизеля………………………………9

4.Судовой дизель как объект технической эксплуатации………………………12

4.1.Подготовка дизеля к пуску после продолжительной стоянки……………….13

4.2. Подготовка дизеля к пуску после кратковременной стоянки……………….15

4.3.Порядок пуска дизеля…………………………………………………………..15

4.4.Остановка дизеля………………………………………………………………..17

4.5.Обслуживание неработающего дизеля………………………………………..17

4.6.Консервация……………………………………………………………………..18

4.7.Режимы работы дизеля…………………………………………………………19

4.8.Меры безопасности при эксплуатации дизелей………………………………20

5.Сложность и надёжность судового дизеля……………………………………...22

Заключение………………………………………………………………………….24

Список используемой литературы………………………………………………...25

Введение

СЭУ -сердце любого судна, а двигатель - основная её часть, он позволяет судну перемещаться и обеспечивает его энергией, необходимой для выполнения поставленных перед ним задач. Дизель (двигатель внутр. сгорания) относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям. Удельный расход топлива лучших Дизель (двигатель внутр. сгорания) составляет около 190 г/(квт·ч) [140 г/(л. с.·ч)], а для большинства типов Дизель (двигатель внутр. сгорания) не превышает 270 г/(квт·ч) [200 г/(л. с.·ч)] на номинальной мощности. Такие расходы топлива соответствуют кпд 31-44% (кпд карбюраторных ДВС обычно 25-30%). Частота вращения вала Дизель (двигатель внутр. сгорания) обычно 100-3000 об/мин и лишь в отдельных случаях достигает 4000-4500 об/мин. Увеличение частоты вращения Дизель (двигатель внутр. сгорания) ограничивается временем, необходимым для смесеобразования и сгорания топлива. В Дизель (двигатель внутр. сгорания) не возникает детонации, поэтому диаметры цилиндров практически не ограничены и в судовых Дизель (двигатель внутр. сгорания) достигают 1 м; мощность в одном агрегате превышает 30000 квт (40 000 л. с.). Удельная масса на единицу мощности у Дизель (двигатель внутр. сгорания) от 3 до 80 кг/квт (от 2 до 60 кг/л. с.). Срок службы Дизель (двигатель внутр. сгорания) - от 5 до 80 тыс. ч.. Знания об устройстве и принципе действия данного устройства жизненно необходимы каждому экипажу любого судна будь то военный корабль или сухогруз, ибо выход из строя главного двигателя оборачивается долгими простоями и солидной суммой за ремонт.

1. Жизненный цикл  морской техники

Жизненный цикл морской техники  определяется промежутком времени  от начала возникновения идеи её создания до момента списания. Включает три стадии:

• проектирование
• изготовление
• эксплуатация

Проектирование - стадия, на которой анализируются и планируются  затраты на разработку, формируется  техническое задание, разрабатывается  техническая документация, по которой  разрабатывается морская техника, и эксплуатационная документация, по которой она будет эксплуатироваться.

К технической документации относятся чертежи и схемы (сборочные, электрические, монтажные, межблочные).

К эксплуатационной документации относятся технические описания и инструкция по эксплуатации.

Изготовление - стадия, на которой  реализуются технические требования «в металле» в соответствии с требованиями технического задания и технической  документации. Включает также испытание  как заключительный этап проверки оборудования, собранного из частей. Для судов  на заключительном этапе проводят швартовые  и ходовые испытания. После ходовых  испытаний судовая сдаточная  комиссия передаёт судно экипажу, который  будет его эксплуатировать.

Эксплуатация - стадия, которая  начинается с момента получения  эксплуатирующей организацией оборудования с завода изготовителя и заканчивается  списанием. Эксплуатация - это комплекс мероприятий по использованию объекта  по назначению и поддержанию его  в работоспособном состоянии. В  общем случае эксплуатация делится  на:

• транспортирование
• хранение
• использование по назначению
• техническое обслуживание
• ремонт

Транспортирование - этап эксплуатации, включающий подготовку оборудования к  перемещению от завода изготовителя и перемещение его к месту  назначения с использованием транспортных средств или своим ходом. В  инструкции по эксплуатации оговаривается  способ транспортирования и вид  транспортных средств: железнодорожный, автомобильный, авиационный, водный (морской  и речной). Вид транспортных средств  определяется расстоянием перевозки, располагаемыми материальными средствами, а также сроками перевозки.

Переход судна без груза  от завода изготовителя в порт приписки является этапом транспортирования.

Хранение - этап эксплуатации, в котором оборудование содержится в специально отведённых помещениях или площадках (акваториях), где сохраняется  его работоспособность в течение  установленного срока в определённых условиях. Оборудование может храниться  на складах и базах (арсеналах). Для  судна этап хранения называется консервация.

Использование по назначению - этап, в течение которого оборудование работает, выполняя заданные функции. Является основным этапом эксплуатации для извлечения прибыли. Начинается с ввода оборудования на режим  использования, а заканчивается  с выводом его из этого режима.

Техническое обслуживание - комплекс мероприятий по поддержанию  работоспособности оборудования. Техническое  обслуживание может включать замену масел, фильтров, чистку, регулировку. Выполняется между использованием по назначению. Различают плановое (предупредительное) и внеплановое (вынужденное) техническое обслуживание.

Плановое техническое  обслуживание бывает регламентное (строго определённое) с периодическим контролем  и по фактическому состоянию.

Регламентное техническое  обслуживание разделяется на два  вида: календарное, которое предусматривает  периодичность обслуживания по календарному времени, и по наработке в зависимости  от наработанных часов.

Техническое обслуживание с  периодическим контролем предусматривает  обязательный контроль через определённое время и в установленном объёме.

Техническое обслуживание по фактическому состоянию выполняется  по результатам технического диагностирования, при этом планируется время планирования диагностирования и его объём, а  по результатам диагностирования определяется объём технического обслуживания, а  при необходимости ремонт.

Ремонт - комплекс мероприятий  по восстановлению утраченных качеств  оборудования путём обнаружения  и устранения дефектов и повреждений.

Дефект - причина нарушения  работоспособности.

Повреждение - нарушение  внешнего вида техники в результате внешних воздействий.

Различают следующие виды ремонта:

• текущий
• средний
• капитальный

Текущий ремонт - минимальный  по объёму вид ремонта. Выполняется  обслуживающим персоналом (экипажем) на месте использования по назначению.

Средний ремонт - восстановление функционных свойств путём замены изношенных или отказавших частей. Выполняется на судоремонтном заводе силами судоремонтных бригад, в некоторых случаях судоремонтными береговыми службами.

Капитальный ремонт - замена всех агрегатов с покраской. Выполняется  на судоремонтном заводе. Начинается с полной разборки оборудования и  его дефектации, а завершается испытаниями. Если судно прошло капитальный ремонт, проводят швартовые и ходовые испытания.

2. Техническая  диагностика в эксплуатации морской  техники

Техническая диагностика - область  знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы  и средства определения состояния  технического объекта.

Диагностирование - процесс  определения состояния технических  объектов (технология). Различают рабочее, при котором на объект подаются все необходимые для работы воздействия, и тестовое, при котором состояние объектов определяется по реакции на специальные тестовые воздействия.

Диагноз - результат диагностирования.

Состояние, в котором может  находиться технический объект, разделяют  на работоспособное и неработоспособное.

Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором  значение всех параметров, характеризующих  выполнение заданных функций, находится  в установленных пределах. В этом случае говорят, что объект функционирует  штатно.

Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором  значение хотя бы одного параметра, характеризующего выполнение заданных функций, не соответствует  установленному требованию. При этом, если объект выполняет часть заданных функций, то он функционирует нештатно.

В процессе диагностирования решаются три основные задачи:

• контроль (проверка работоспособности)
• поиск дефектов
• прогнозирование изменения состояния

Контроль работоспособности - сравнение текущего состояния объекта, характеризуемого значением диагностического признака, с областью работоспособности  определяемых граничными значениями диагностических  признаков (допуском). В качестве диагностических  признаков используются параметры (физические величины) и характеристики зависимости одной физической величины от другой. Различают качественный (допусковый) и количественный (определение запаса или степени работоспособности).

Поиск дефектов - определение  причины отказа или резкого снижения запаса или степени работоспособности. Реализуется с помощью алгоритма  поиска дефектов.

Прогнозирование изменения  состояния - предсказание времени безотказной  работы объекта или вероятности, с которой объект будет работоспособен в установленный момент времени.

На практике возможно следующее  сочетание задач: контроль и поиск  для восстанавливаемых объектов; контроль и прогнозирование для  высоконадёжных объектов; контроль, поиск  и прогнозирование для сложных  восстанавливаемых высоконадёжных объектов.

Определение технического состояния  объекта осуществляется по алгоритму  диагностирования с помощью средств  технического диагностирования (аппаратных) или ремонтно-эксплуатационной документации. Процедура диагностирования представлена на рис. 1

На рис. 2 приняты обозначения:

. морская техника, состояние которой определяется

. контроль работоспособности морской техники

. работоспособность

. прогнозирование состояния морской техники

. морская техника будет работать в течение времени t

. использование по назначению

. морская техника откажет через время t

. неработоспособность

. поиск дефектов

. ремонт

3. Назначение и  принцип действия судового дизеля

Дизельный двигатель на речных и морских судах служит одной  единственной цели - приводить судно  в движение, ведь судно которое  не может самостоятельно передвигаться - бесполезная груда металла, не приносящая экономическую прибыль или какую  -либо выгоду, не совершающая полезную работу. Прежде чем рассматривать структуру и состав дизельного двигателя, введём понятие о поршневом двигателе внутреннего сгорания. Поршневые ДВС состоят из различных устройств, выполняющие в процессе их эксплуатации определённые функции. Корпус ( остов) двигателя образует фундаментная рама, станина, цилиндр и крышка цилиндра. Внутри цилиндра передвигается поршень, шарнирно связанный с шатуном, нижняя головка которого в свою очередь шарнирно соединена с коленчатым валом. Крайние положения поршня в цилиндре называются мёртвыми точками, а расстояние проходимое от одной мёртвой точки до другой, - ходом поршня. Поступательное движение поршня с помощью шатуна преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180 градусов.

При работе двигателя в  цилиндрах происходят термодинамические  процессы впуска ( наполнение цилиндров свежим зарядом), сжатия заряда, воспламенения и сгорания топлива, расширение газообразных продуктов сгорания топлива и выпуска их из цилиндров.

Названные процессы в определённой последовательности периодически повторяются  в каждом цилиндре двигателя. В комплексе  все эти процессы, обеспечивающие преобразование химической энергии  топлива в тепловую и механическую, называют циклом, а часть цикла, осуществляемую за ход поршня, - тактом.

Цикл у поршневых ДВС может совершаться за четыре или два хода поршня (два оборота или один коленчатого вала). Поэтому также двигатели называют соответственно четырех- или двухтактными.

При сравнении рабочих  циклов четырёх- и двухтактных дизелей  видно, что при одних и тех  же размерах ( диаметре цилиндров, ходе поршня) и при равной частоте вращения коленчатых валов двухтактные дизели должны развивать вдвое большую мощность, чем четырёхтактные. Однако с точки зрения работы газа часть хода поршня двухтактного дизеля, пропорциональная объёму, считается потерянной, поэтому практически двухтактный дизель при одинаковых условиях развивает мощность не вдвое, а только в 1.7-1.8 раза большую, чем четырёхтактный дизель. Но двухтактные дизели одинаковой мощности с четырёхтактными имеют меньшие размеры и массу. Устройство двухтактных дизелей с продувкой через окна в цилиндре проще четырёхтактных, поэтому их легче обслуживать. Рабочий цикл у двухтактного дизеля совершается за один оборот коленчатого вала, поэтому вращение последнего у двухтактных дизелей осуществляется равномернее, чем у четырёхтактных. Детали двухтактных дизелей испытывают большие температурные нагрузки, т.к. в них чаще повторяется процесс сгорания. Несмотря на простоту устройства двухтактные дизеля менее экономичны, чем их четырёхтактные аналоги ( хуже очищаются цилиндры, требуются дополнительные затраты энергии на привод продувочного насоса и т.п.). Поэтому на речном и морском транспорте большее распространение получили четырёхтактные дизели, а двухтактные используют на некоторой части катеров и шлюпок с подвесным мотором.

Топливо и воздух (свежий заряд) могут поступать в двигатель  по отдельности или в виде приготовленной в определённом соотношении смеси.

Устройства, в которых  приготовляется такая смесь, называют карбюраторами. Поступившая в цилиндр  горючая смесь для лучшего  перемешивания сжимается поршнем  и воспламеняется электрической  искрой. При сгорании смеси в цилиндре двигателя резко возрастает температура  и давление. Образовавшиеся при сгорании смеси газы перемещают поршень в  цилиндре, совершая полезную работу. Тепловые машины, работающие по такой схеме называются двигателями с искровым зажиганием.

У большинства двигателей судов процесс смесеобразования и подготовки смеси к сгоранию происходит внутри цилиндров. Воздух и  топливо поступают в цилиндры судовых двигателей раздельно, и  топливо самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжатого  воздуха ( давление достигает 3-10 Мпа, а температура 450-800 градусов). Такие двигатели получили название дизелей по фамилии их изобретателя - немецкого инженера Р. Дизеля.

При рассмотрении конструкции  двигателей принято их детали компоновать  в отдельные группы, являющиеся, как правило, самостоятельными сборочными единицами. В связи с этим в  конструкции любого дизеля обычно выделяют корпус, кривошипно-шатунный механизм и различные системы.

Корпус (остов) дизеля образует фундаментная рама, станина, цилиндры и крышки цилиндров. К кривошипно-шатунному  механизму относят поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик. Под  системами понимают комплексы механизмов, аппаратов, приборов и других устройств, выполняющих определённые задачи при  подготовке дизелей к пуску и  обслуживанию их в работе.

Чтобы произвести пуск дизеля, его коленчатый вал должен вращаться  с такой частотой вращения, при  которой температура и давление в цилиндре оказались бы достаточными для устойчивого самовоспламенения поступившего в цилиндр топлива. Для этого имеется система пуска. Система газораспределения служит для заполнения цилиндров воздухом (свежим зарядом) и для очистки цилиндров в нужный момент от продуктов сгорания топлива. Очистка, хранение и подача топлива в цилиндры осуществляются с помощью устройств топливной системы. Смазочная система служит для непрерывного смазывания трущихся деталей дизеля, для уменьшения их изнашивания, нагревания и механических потерь на трение. При работе дизеля цилиндры м их крышки, поршни, выпускной коллектор и другие детали интенсивно нагреваются. Для отвода лишнего тепла от этих деталей служит система охлаждения.

Для обеспечения хода судна  «вперёд» и «назад» дизеля оборудуют  системой реверсирования, с помощью  которой изменяется направление  вращения коленчатого вала. Система  регулирования служит для автоматического  поддержания заданной угловой скорости коленчатого вала.

В процессе эксплуатации судна  возникает необходимость менять частоты вращения коленчатого вала, а так же в пуске, реверсировании и остановке дизеля. Эти операции выполняются с помощью системы  управления. Нормальная и безаварийная работа дизеля контролируется системой предупредительно-аварийной сигнализации и защиты. Кроме перечисленных  групп деталей, механизмов и систем, в конструкции дизелей могут  быть и другие устройства, например средства приготовления и хранения сжатого воздуха, утилизации (использования  теплоты и выпускных газов), нейтрализация  выпускных газов и т.п.

4. Судовой дизель  как объект технической эксплуатации

Под технической эксплуатацией  двигателей понимается комплекс организационных  и производственно-технических мероприятий, обеспечивающих постоянную готовность установок к действию, эффективное  использование и содержание их в  исправном состоянии при минимальных  затратах труда, материалов, времени  и финансовых средств. Техническая  эксплуатация двигателей включает:

Техническое использование - мероприятия по поддержанию готовности дизеля к работе с заданными показателями.

Техническое обслуживание -производственно-технические  операции по соблюдению исправного технического состояния дизеля в течении длительного времени работы с заданными технико-экономическими характеристиками.

Ремонт -комплекс работ для восстановления частично или полностью утраченных проектных технико-экономических характеристик двигателя.

Техническую эксплуатацию двигателей осуществляют судовые экипажи в  соответствии с действующими правилами. Непосредственное руководство технической  эксплуатацией дизелей возлагается  на капитанов - механиков судов, права  и обязанности которых определены Уставом службы на судах Минречфлота РСФСР.

Командный состав, непосредственно  отвечающий за исправность двигателей должен:

Иметь чёткое представление  о физической сущности процессов, происходящих в отдельных элементах двигателя  при различных условиях работы судна.

Знать и учитывать влияние  различных факторов на работу главных  и вспомогательных дизелей.

Хорошо знать методы обнаружения  возможных неисправностей, быстро устранять  их и своевременно проводить плановый ремонт отдельных элементов двигателя  и установки в целом для  поддержания его технико-эксплуатационных показателей на уровне проектных  данных.

Основным документом, отражающим особенности конструкции и технического состояния дизеля, является формуляр. Его составляет завод-изготовитель. В процессе эксплуатации дизелей  в формуляр заносят результаты обмера основных деталей дизеля, неисправности  последних и меры их предотвращения, принимаемые судовым экипажем, технические  усовершенствования, внесённые в  конструкцию тех или иных деталей  и т.п.

Обслуживание СЭУ в  эксплуатационных условиях сводится к  выполнению следующих основных операций:

Подготовке к пуску  дизеля

Производство маневровых работ, т.е остановке, реверсированию, пуску на противоположный ход ( если дизель реверсивный) и изменению частоты вращения коленчатого вала.

Управлению двигателем при  различных условиях работы судна.

Проведению мероприятий  по своевременному предупреждению, выявлению  и устранению возникающих неисправностей.

Производству необходимых  работ, предусмотренных планом.

4.1 Подготовка  дизеля к пуску после продолжительной  стоянки

Содержание и последовательность выполнения операций по подготовке дизеля к пуску определяются конструктивными  особенностями СЭУ и регламентируются инструкциями по их эксплуатации. Прежде чем приступить к производству операций по подготовке дизеля к пуску, необходимо проверить работу устройств связи машинного помещения с ДПУ, аварийного освещения, водоотливных, осушительных и противопожарных средств. Полнота и тщательность проведения всех подготовительных операций в значительной степени влияют на надёжность и безопасность пуска и последующей работы дизеля. Фактический обьём подготовительных работ зависит от того, в каком состоянии находился дизель перед пуском.

После продолжительной стоянки  и ремонта подготовку дизеля к  пуску начинают с его расконсервации (удаления с поверхности деталей консервационных масел) и внешнего осмотра. Для удаления консервационных масел с внутренних поверхностей (при подготовке к пуску) дизель подогревают водой с температурой 90-95 градусов, прокачиваемой через систему охлаждения, картер и маслосборник промывают дизельным топливом, масло из цилиндров удаляют сжатым воздухом (при открытых пусковых клапанах и индикаторных кранах), детали, смазанные консервационным маслом вручную, протирают ветошью или промывают керосином либо дизельным топливом. При этом проверяют надёжность крепления разъемных соединений, удаляют находящиеся поблизости от дизеля и ненужный для запуска инструмент, приспособления и другие детали, убеждаются в отсутствии посторонних предметов в картере, впускных и выпускных коллекторах, на крышках цилиндров, приводах навешенных механизмов и других движущихся частях дизеля. Через отверстия форсунок осматривают внутренние полости цилиндров, убеждаются в лёгкости хода управляемых клапанов и золотников.

После завершения внешнего осмотра и контроля правильности сборки готовят к работе системы  дизеля. При проверке системы охлаждения определяют герметичность охладителей, трубопроводов, резиновых уплотнителей в нижних поясах втулок цилиндров, устанавливают  краны, клинкеты и вентили в рабочее  положение и прокачивают систему  резервным насосом до полного  удаления из неё воздуха. При необходимости  расширительный бак заполняют до установленного уровня умягчённой водой  и опрессовывают систему под давлением, превышающем рабочее не менее чем на 20%.

При подготовке топливной  системы к работе проверяют качество очистки цистерн, фильтров, сепараторов, подогревателей, заполняют топливом или определяют уровень топлива  в расходных цистернах, удаляют  из них отстой воды и механические примеси, определяют правильность сборки фильтров и сепараторов, устанавливают  краны на топливном трубопроводе в рабочее положение и выясняют, поступает ли топливо к ТНВД. Прокачивают топливную магистраль высокого давления до полного удаления воздуха, проверяют её герметичность, качество распыливания топлива форсунками, угол опережения подачи топлива, нулевое положение реек и подвижность деталей регулятора скорости коленчатого вала.

После выполнения необходимых  работ по подготовке к действию систем охлаждения и топливной приступают к проверке смазочной системы. При  такой очерёдности проведения подготовительных операций исключается возможность  попадания воды и топлива в  смазочную магистраль дизеля. При подготовке смазочной системы проверяют герметичность соединений, уровень масла в расходных цистернах и маслосборниках, качество их очистки, удаляют из системы воздух, устанавливают клапаны в рабочее положение, включают резервный насос и, поворачивая коленчатый вал валоповоротным устройством на 2-3 оборота, убеждаются в подводе масла ко всем узлам трения и в свободном перемещении подвижных деталей дизеля. Если элементы системы работают нормально, включают резервный насос, заполняют маслом корпуса реверс-редуктора, регулятора угловой скорости коленчатого вала, ванны турбокомпрессора и других механизмов, смазывают вручную детали, не подключённые к циркуляционной смазочной системе. Когда температура наружного воздуха ниже 8 градусов, масло прогревают до 30-35 градусов.

Перед пуском дизеля определяют давление сжатого воздуха в баллонах и, если оно недостаточно, включают компрессор. После удаления из системы  воды и масла устанавливают в  рабочее положение клапаны на воздушном трубопроводе. Подготовку системы пуска электростартером начинают с обследования аккумуляторных батарей. Уровень электролита и  напряжения на зажимах батарей должны быть в пределах установленных норм, а стартер и его привод - в  исправности.

Перестановкой органов управления из положения «вперёд» в положение  «назад» и обратно проверяют  лёгкость передвижения и правильность действия всех приводов от местного поста  управления, убеждаются в наличии  пломб на КИП, аппаратуре системы СПАСЗО, упорах ограничения максимальной подачи топлива и других средств контроля.

Если система ДАУ исправна, уточняют согласованность указателей местного и дистанционного постов управления в положениях «стоп», «работа», «пуск», проводят пробное проворачивание коленчатого  вала и реверсирование дизеля при  открытых индикаторных кранах и выключенных  ТНВД. Переводят все органы управления в положение «стоп». При отсутствии неполадок дизель считают подготовленным к пуску.

4.2 Подготовка  дизеля к пуску после кратковременной  стоянки

При непродолжительной стоянке (не более 12 ч) дизель подготавливают к  пуску в следующем порядке:

Убеждаются в отсутствии посторонних предметов на крышках  цилиндров, валопроводе и вблизи других движущихся деталей.