3.3. Влияние условий эксплуатации на основные технико-оооооэкономические показатели дизеля

3.3.1. Влияние метеорологических условий

      Влияние метеорологических условий на мощность и экономичность дизеля обычно отражается в инструкции по его эксплуатации. В ней же приводится методика определения предельной мощности, которою можно получить без перегрузки. Ориентировочно можно считать, что располагаемая мощность дизеля с наддувом уменьшается на 1 процент:

–        при повышении температуры воздуха на всасывании на каждые 10°;

–        при понижении барометрического давления на каждые 1,33 кПа;

–        при увеличении относительной влажности воздуха на каждые 10%.

      У дизелей без наддува, более чувствительных к изменению условий на всасывании, уменьшение располагаемой мощности может в 3–4 раза превышать указанные значения. Более точно значение располагаемой мощности определяют по указаниям заводов-изготовителей, приведенных в инструкциях по эксплуатации дизелей. Существуют и аналитические методы расчета располагаемой мощности для любых атмосферных условий.

      В летний период при эксплуатации дизелей в южных бассейнах при повышенной температуре наружного воздуха их располагаемая мощность может быть значительно меньше номинальной, указанной в судовых документах. Так при барометрическом давлении 100 кПа и температуре воздуха в машинном отделении 45°С располагаемая мощность дизеля 6ЧНСП18/22 составит 98%.

      Во избежание перегрузки в этих условиях частота вращения главного дизеля должна быть снижена на 1–1,5% на каждые 3% снижения располагаемой мощности.

      Под влиянием ветра и волнения существенно снижается скорость и изменяются условия работы главных двигателей судна, что необходимо учитывать при эксплуатации судов как на море, так и на крупных водохранилищах и озерах. При движении судна в условиях волнения сопротивление воды периодически изменяется, и в отдельных случаях может возрасти на 80–100% по сравнению с сопротивлением при движении по спокойной воде. В связи с этим периодически изменяются вращающий момент и мощность двигателя. Появляются колебания цикловой подачи топлива в цилиндры, частоты вращения вала двигателя и ротора турбокомпрессора. Моменты инерции масс узлов в том или другом из перечисленных видов колебаний различны. Следовательно, фазы колебания подачи топлива, частоты вращения вала двигателя и ротора турбокомпрессора будут сдвинуты одни относительно других, что может привести к нарушению нормального процесса сгорания топлива. В таких случаях при той же средней мощности, что во время движения по спокойной воде, повышается температура выпускных газов на 10–15%. В тяжелых условиях работает всережимный регулятор дизеля, непрерывно воздействующий на рейки топливных насосов. При отсутствии или неисправности его включается в действие предельный регулятор.

   При качке судна на детали дизеля увеличиваются нагрузки в узлах трения (на 5–10% на подшипники и до 30–35% на поршневые кольца и на стенки цилиндра). Деформация корпуса судна вызывают деформации рамы дизеля и валопровода. Но они обычно невелики и не опасны для прочности деталей. Однако вследствие деформации рамы дизеля изменяются зазоры в подшипниках, что отрицательно сказывается на условиях смазывания, температурном режиме и изнашивании. Поэтому к надежности энергетических установок судов, допускаемых к выходу в море, и к тщательности проведения их технического обслуживания предъявляют повышенные требования.

3.3.2. Влияние условий плавания

      Гребной винт считается согласованным с главным двигателем, если он потребляет номинальную мощность при номинальной частоте вращения. Проверку согласованности проводят путём совмещения на одном графике внешней (ограничительной характеристики номинальной мощности с винтовой характеристикой двигателя). Внешняя характеристика дизеля зависит от его конструктивных особенностей и при неизменных метеорологических условиях и нормальном техническом состоянии дизеля всегда занимает одно и то же положение на графике. В то же время гребной винт с неизменяемым шагом лопастей может иметь множество винтовых характеристик, поскольку потребляемая им мощность при одной и той же частоте вращения зависит от относительной скорости, упора, глубины погружения и других показателей изменяющихся при эксплуатации судна. Поэтому винт фиксированного шага оказывается согласованным с главным двигателем только в том случае, если условия его работы строго соответствуют расчетным. За расчетные условия для грузовых и пассажирских судов обычно принимают режим движения с полным грузом на глубокой воде. Во всех остальных случаях винт будет или гидродинамически “легким” (будет потреблять при номинальной частоте вращения мощность меньше номинальной), или гидродинамически “тяжёлым” (будет потреблять при номинальной частоте вращения мощность больше номинальной). Разумеется, что изменение геометрии и шероховатости поверхности по сравнению с проектными так же изменяют его гидродинамические качества.

      На рис. 3.1 приведены винтовые характеристики “тяжёлого” (кривая 0–3), согласованного (0–4), и “лёгкого” (0–5) винтов, а также внешняя (кривая 1–5) характеристика дизеля. Из рисунка видно, что: при работе с номинальной частотой вращения “тяжёлый” винт перегружает (точка 3), а “легкий” недогружает (точка 7) дизель.

      При работе с номинальной мощностью “тяжелый” винт перегружает дизель по среднему эффективному давлению при недостаточной частоте вращения (точка 2), а “легкий” недогружает его по среднему эффективному давлению при повышенной частоте вращения (точка 6).

      При работе по внешней характеристики с “тяжёлым” винтом дизель не развивает мощности при пониженной частоте вращения (точка 1), а с “легким” винтом развивает повышенную мощность при высокой частоте вращения (точка 5). При работе с согласованным винтом на всех перечисленных режимах дизель развивает номинальную мощность при номинальной частоте вращения (точка 4).

      Режимы работы судна с “лёгким” винтом при расчетной нагрузке или c согласованным винтом, но при малой нагрузке, безопасны для дизеля, но приводят к недоиспользованию мощности.

      Режимы работы судна с “тяжелым” винтом при расчётной нагрузке или с согласованным винтом, но при повышенной нагрузке, могут привести к значительной перегрузке дизеля.

      Во избежание перегрузки и повреждения дизеля частота вращения в этих случаях должна быть снижена на 10–15% номинальной с таким расчетом, чтобы фактически температура выпускных газов не превышала допустимой. Более точно допустимый режим работы дизеля устанавливают по паспортной характеристике дизеля с учётом имеющихся в них ограничений.