РД 31.21.32-84 Методика выбора эксплуатационных режимов работы главных судовых дизелей с учетом характеристик гребного винта и условий плавания

РД 31.21.32-84

     
     
Методика выбора эксплуатационных режимов работы главных судовых дизелей с учетом характеристик гребного винта и условий плавания

     
     
Дата введения 1985-07-01

РАЗРАБОТАН Центральным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом морского флота.

Заместитель директора по научной работе - д-р техн. наук С.Н.Драницын

Руководитель разработки и исполнитель - канд. техн. наук А.Н.Неелов

УТВЕРЖДЕН В/О "Мортехсудоремпром"

Председатель - В.М.Первов

ВЗАМЕН РД 31.21.79-67

Директивным письмом В/О "Мортехсудоремпром" от 30.03.84 г. N МТ-31-15/1470 срок введения в действие установлен с 1 июля 1985 г.

Настоящий руководящий документ (РД) определяет общие методические принципы выбора эксплуатационных режимов работы главных судовых дизелей, а также устанавливает ограничительные характеристики дизелей в зависимости от типа системы наддува и давления наддува. Изложенные в РД методические положения и ограничительные характеристики рекомендуется применять при назначении и контроле режимов работы дизелей судовыми механиками в условиях плавания, а также при разработке судовладельцами дополнений к инструкциям по эксплуатации двигателей.

1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Режим работы дизеля определяется крутящим моментом, который он развивает, частотой вращения вала и условиями эксплуатации. Возможность работы дизеля на том или ином режиме зависит от его характеристик и характеристики потребителя мощности - гребного винта.

1.2. Область режимов совместной работы главного судового дизеля и винта фиксированного шага иллюстрируется рис.1.

Рис.1. Характеристики судового дизеля и гребного винта фиксированного шага

1.2.1. Характеристики дизеля на рис.1 представлены линиями:

линия 1-2 - частичная внешняя характеристика - определяет крутящий момент , который дизель может развивать при постоянном положении топливорегулирующего органа, в зависимости от частоты вращения вала ;

линия 1-3 - регуляторная характеристика - определяет изменение крутящего момента в зависимости от частоты вращения, когда в действие вступает регулятор, воздействующий на рейки топливных насосов. Наклон этой характеристики зависит от свойств регулятора;

линия 1-4 - скоростная ограничительная характеристика - определяет верхнюю границу допустимых в эксплуатации режимов работы дизеля. Необходимо иметь в виду, что ограничительная характеристика не присуща органически самому дизелю, а является лишь инструментом для контроля нагрузки. В случае выхода нагрузки за пределы ограничительной характеристики следует предпринимать действия, направленные на изменение цикловой подачи топлива или характеристики потребителя энергии, чтобы ввести дизель в область допустимых режимов работы.

1.2.2. Характеристика гребного винта, под которой в данном РД понимается зависимость потребляемого винтом крутящего момента от частоты вращения, определяется конструктивными элементами винта и эксплуатационными факторами: осадкой судна, глубиной под килем, степенью обрастания корпуса судна и винта, метеорологическими условиями и др. На рис.1 показан возможный диапазон изменения характеристики винта в эксплуатации: левая кривая соответствует нулевой скорости судна (на швартовах), правая кривая - плаванию судна в балласте с чистым корпусом и при попутном ветре.

1.2.3. Область режимов работы дизеля в эксплуатации очерчивается характеристиками дизеля и диапазоном изменения характеристики гребного винта. С учетом налагаемых ограничений на нагрузку дизеля область допустимых режимов работы соответствует заштрихованной на рис.1.

1.3. Современные форсированные дизели с наддувом имеют то свойство, что работа на пониженной частоте вращения частичной внешней характеристики сопровождается уменьшением давления наддува. Это приводит к снижению весового заряда воздуха в цилиндре, уменьшению коэффициента избытка воздуха для сгорания и, следовательно, к увеличению средней температуры газов во время рабочего хода и свободного выпуска. В результате увеличивается тепловая нагрузка на газовыпускные органы, а в некоторых случаях наблюдается повышение температуры поршня.

При низкой степени наддува работа дизеля на пониженной частоте вращения частичной внешней характеристики сопровождается ростом максимального давления газов в цилиндре вследствие увеличения времени для подготовки топлива и его сгорания на участке до верхней мертвой точки. Это приводит к увеличению механических нагрузок на детали дизеля. Поэтому, хотя дизель и способен воспринять нагрузку, соответствующую любой точке внешней характеристики, скоростные ограничительные характеристики устанавливаются всегда ниже внешней характеристики.

1.4. При построении скоростных характеристик в качестве параметра нагрузки используются мощность дизеля или развиваемый им крутящий момент. Для практического применения скоростных характеристик удобнее использовать и другие параметры, связанные с мощностью или крутящим моментом определенными соотношениями и в то же время контролируемые в процессе эксплуатации.

Для судовых дизелей в качестве параметра нагрузки могут применяться:

1.4.1. Среднее индикаторное давление , которое прямо пропорционально внутреннему крутящему моменту, развиваемому двигателем. Оно в наибольшей степени характеризует механические и тепловые нагрузки в правильно отрегулированном дизеле, так как непосредственно связано с рабочим процессом в цилиндрах. Однако процедура определения трудоемка и не всегда обеспечена аппаратурными средствами.

1.4.2. Цикловая подача топлива или пропорциональное ей отношение расхода топлива к частоте вращения дизеля . Связь этих параметров со средним индикаторным давлением определяется соотношением

,