Изучение топлива и топливной системы их влияние на работу судна - Курсовая работа

Любая перегрузка цилиндра может привести к выбиранию этого небольшого запаса по тепловой напряженности, разрушению кристаллической решетки металла стенок цилиндра, выгоранию металла и к выходу цилиндра из строя. Любая форсировка двигателей имеет место только после решения вопросов улучшения охлаждения цилиндров теми или иными методами при сохранении на прежнем уровне тепловой напряженности с тем же небольшим запасом по тепловым напряжениям (3-5%). Анализ инструкций по регулировке двигателей ведущих дизелестроительных фирм показал, что производители не учитывают технологические погрешности изготовления, монтажа топливной аппаратуры и изменение ее состояния при длительной эксплуатации. Для правильной эксплуатации механических установок и их длительной безаварийной работы необходимо, чтобы личный состав хорошо знал режим работы дизелей в зависимости от изменения состояния судна, условий его плавания и работы гребных винтов. Изменение нагрузки главных двигателей в судовых условиях определяется взаимодействием между элементами, сложного комплекса: судна - движители - передача - главные двигатели.Дизельное топливо обладает высокими качественными показателями и его использование в дизелях всех типов не вызывает проблем. Плотность уменьшается при увеличении температуры, и это нужно учитывать при бункеровке, определении запасов топлива на судне и измерении его расхода. Прогрессирующему лако и нагарообразованию подвержены форсунки, работающие на топливе с повышенным содержанием остаточных продуктов нефтепереработки (асфальто-смолистых соединений и серы). Условия работы и основные характеристики дизелей при работе с противодавлением на выхлопе, несомненно, должны отличаться от номинальных, паспортных, гарантированных заводом-изготовителем при свободном выпуске выхлопных газов. Ниже будет проведен анализ этих документов и стандартных (нормальных) условий, при которых гарантируются номинальная мощность и номинальный удельный расход топлива.Нормальная работа топливной аппаратуры характеризуется бесперебойностью подачи топлива и хорошим его распыливанием в цилиндре. Последний забирает топливо из бака 3 и, прокачивая его через тройник 4 и трубопровод 5, подает в форсунку 6. Для прочистки отверстий форсунку разбирают, промывают в керосине, нагар с наружных поверхностей снимают при помощи деревянного скребка, отверстия прочищают стальной проволокой (диаметр которой должен быть меньше диаметра сопловых, отверстий на 0,05 - 0,1 мм) и только затем собирают форсунку. создают давление в форсунке, несколько превышающее оговоренное инструкцией, и по секундомеру определяют время падения давления на 50 кгс/см2 от установленного; Плотность притирки уплотняющего конуса (или торца) иглы проверяют медленным повышением давления топлива в форсунке, плавно передвигая для этого рычаг 1 (см. рис.Точки а, в, г и д соответствуют моментам повышения давления топлива в полостях ТНВД и форсунки, точка б - геометрическому началу подачи топлива, точка d - началу подъема иглы распылителя, а точка е - моменту посадки иглы на седло. С уменьшением угла <РОП, особенно до значений, соответствующих началу сгорания топлива после ВМТ, происходит снижение механической напряженности двигателя, но одновременно уменьшается экономичность дизеля и увеличивается степень догорания топлива, что повышает температуру выпускных газов и теплонапряженность деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ). В результате топливо в цилиндре сгорает плохо, что не только снижает экономичность двигателя, но и приводит к закоксованию распылителей форсунок и деталей камеры сгорания. Схема топливных насосов высокого давления дизеля: а. б - насосы золотникового и клапанного типов; 1 - наполнительное отверстие втулки плунжера; 2 - отсечная кромка плунжера; 3 - отсечное отверстие втулки плунжера; 4 ~ плунжер; 5 ~ нагнетательная кромка плунжера; 6 ~ нагнетательный клапан;7 - упор, ограничивающий подъем нагнетательного клапана; 8 - пружина; 9 - топливопровод высокого давления; 10,11 - соответственно отсечной и всасывающий клапаны; 12 и 13 - толкатели соответственно всасывающего и отсечного клапанов; 14 ~ рычаг привода толкателя а во-вторых - специальными клапанами с механическим приводом от толкателя плунжера. Если начало подачи топлива регулируют перестановкой кулачной шайбы или изменением зацепления шестерен, передающих вращение от коленчатого вала к валу топливных насосов, либо изменением положения вала топливного насоса, то поступают следующим образом: устанавливают коленчатый вал в положение, при котором насос проверяемого цилиндра должен начать подачу топлива.Высокая экономичность дизелей, широкий диапазон агрегатных мощностей, большой ресурс и возможность комплексной автоматизации управления позволяют с достаточной степенью достоверности предсказать и на ближайшие десятилетия широкое использование дизелей на судах всех назначений. Развитие дизелей будет идти по повышению топливной экономичности и внедрения технических решений, повышающих эффективность судовых дизельных установок в целом,

Актуальность данной выпускной квалификационной работы, обусловлена тем что, обеспечение безопасности мореплавания - та проблема, которая постоянно стоит перед Международным сообществом, поскольку каждая трагедия на море несет в себе невосполнимые потери. Трагедия п/х «Титаник» (1912 год) унесла 1507 человеческих жизней, парома «Эстония» (1994 год) - около 900 жизней. Аварии крупнотоннажных танкеров превращаются в международную катастрофу. Авария танкера "Torrey Canyon" у берегов Англии (1967 год), когда в море оказалось 119 тысяч тонн нефти, стала настоящим шоком для Европы и всего мира. Аналогичный шок испытала Америка в 1989 году, когда при посадке на мель танкера "Exxon Valdez" у берегов Аляски в море оказалось 37 тысяч тонн нефти, несущей гибель всему живому в прибрежной зоне и на побережье. Подобные трагедии повторяются время от времени по сей день, чему служит пример аварии танкера «Престиж» с 70 тысяч тонн нефти у берегов Испании в 2002 г.

Причины аварий судов морского флота связаны с внешними погодными условиями, ошибками людей, техническими обстоятельствами. Очевидно, что основным условием снижения вероятности любой аварии по техническим причинам является обеспечение надежности работы силовой установки при всех условиях плавания. При этом определяющим фактором является надежность работы главного двигателя на режиме полного хода - основном режиме эксплуатации.

Режимы полного хода главного судового дизеля характеризуются максимальной механической и тепловой напряженностью. Известно, что по механической напряженности двигатель имеет запас до 25-30%. Однако по тепловым напряжениям запас составляет всего 3-5%. Любая перегрузка цилиндра может привести к выбиранию этого небольшого запаса по тепловой напряженности, разрушению кристаллической решетки металла стенок цилиндра, выгоранию металла и к выходу цилиндра из строя. Такая ситуация наблюдалась у дизелей вчерашнего дня с низким уровнем форсировки рабочего процесса. Такая же ситуация - у самых современных высокофорсированных дизелей. Любая форсировка двигателей имеет место только после решения вопросов улучшения охлаждения цилиндров теми или иными методами при сохранении на прежнем уровне тепловой напряженности с тем же небольшим запасом по тепловым напряжениям (3-5%). Поэтому даже незначительная перегрузка цилиндра может привести к негативным последствиям.

Это обстоятельство выдвигает требование высокого качества регулирования дизеля, чтобы обеспечить высокую равномерность загрузки цилиндров, отсутствие тепловой перегрузки отдельных цилиндров. Анализ инструкций по регулировке двигателей ведущих дизелестроительных фирм показал, что производители не учитывают технологические погрешности изготовления, монтажа топливной аппаратуры и изменение ее состояния при длительной эксплуатации. Поэтому использование рекомендаций фирм - строителей не гарантирует исключения перегрузки цилиндров в условиях длительной эксплуатации. Такие проблемы с регулировкой дизелей постоянно встают перед судовыми инженерами на всех современных судах, что определяет актуальность проблемы.

Большинство морских и речных судов оборудовано дизельными установками. Только на крупных танкерах и лайнерах используют паротурбинные установки и на некоторых судах специальных типов паросиловые установки.

Широкое применение дизельных установок определяется их особенностями и характеристиками, и прежде всего: Высокой экономичностью при большом диапазоне рабочих чисел оборотов, превышающей на эксплуатационных режимах в среднем в 2,5-3,5 раза экономичность паротурбинных и в 1,5-2,5 раза газотурбинных установок;

В форсировки рабочего процесса, широким диапазоном чисел оборотов, весогабаритных показателей и сроков службы;

Высокой готовностью к действию;

Экономным расходом топлива (при стоянке топливо не расходуется).

Применение дизелей на крупных судах ограничивается их возможной агрегатной мощностью. У тяжелых, малооборотных дизелей, находящихся в эксплуатации, она составляет 15 000-18 000 л. с. при сроке службы до капитального ремонта 50 000-180 000 час.

Зарубежные фирмы опубликовали сведения о создании дизелей большей мощности Фирмы Зульцер и Фиат сообщают об испытании цилиндров и отсеков дизелей мощностью до 30 000 л.с. Применение наддува до 2,5-3,0 ата позволило добиться высоких показателей рабочего процесса. Среднее эффективное давление достигает у 4-тактных дизелей 15-16 кг/см2 и у 2-тактных 10-12 кг/см2 (см. приложение, табл. 1). Освоение многоблочных и многоцилиндровых конструкций привело к созданию мощных быстроходных дизелей. Сведения о некоторых из них приведены в табл. 3 Приложения.

При повышенных показателях рабочего процесса и высоком наддуве необходимо особое внимание к вопросам эксплуатации дизелей, особенно при большой нагрузке на пониженных числах оборотов. Автоматизация и дистанционное управление рациональны только в определенном диапазоне изменения нагрузки.

Для правильной эксплуатации механических установок и их длительной безаварийной работы необходимо, чтобы личный состав хорошо знал режим работы дизелей в зависимости от изменения состояния судна, условий его плавания и работы гребных винтов.

Изменение нагрузки главных двигателей в судовых условиях определяется взаимодействием между элементами, сложного комплекса: судна - движители - передача - главные двигатели.

Каждый элемент этого комплекса можно, представить его характеристиками, а взаимодействие элементов - совмещением их наиболее общих характеристик.

Вопросы эксплуатации дизельных установок можно разделить на две основные группы. Первую составляют вопросы, относящиеся непосредственно к дизелю: собственные характеристики дизеля, влияние различных факторов на работу и экономичность дизеля, особенности режимов пуска и прогрева.

Во вторую группу входят вопросы, связанные с особенностями судна и его гребных винтов и использованием мощности главного двигателя, обеспечивающего движение судна в различных условиях эксплуатации.

Изменение режима работы судового комплекса определяется: 1. изменением сопротивления воды R движению судна, что требует соответствующего изменения эффективного упора, развиваемого гребными винтами Ре. Такие изменения режима имеют места В следствие изменения водоизмещения судна, состояния поверхности подводной части корпуса, состояния моря и т. д.;

2. изменением упора, приходящегося на гребной винт (при работе гребных винтов с различными числами оборотов, парциальной работе винтов, буксировке другого судна, воза или трала).

Основные факторы, от которых зависит работа гребного винта,- скорость, его поступательного перемещения и числа оборотов.

Наиболее общим представлением возможных режимов работы гребного винта можно считать кривые его действия, показывающие изменение коэффициентов упора и момента в зависимости от относительной поступи. С помощью этих коэффициентов устанавливают связь между упором, развиваемым гребным винтом, моментом, числом оборотов винта и скоростью судна.

При проектировании механической установки основной режим работы гребных винтов обычно выбирают по нагрузке и условиям плавания судна например: для быстроходных судов - исходя из полной мощности двигателя и нормального водоизмещения при состоянии, моря - 1-2 балла;

для морских судов - исходя из полной мощности двигателя и полного водоизмещения, причем расчетную мощность обычно принимают равной 0,90-0,95 полной мощности главных двигателей, чтобы иметь запас, учитывающий влияние эксплуатационных факторов (обрастание корпуса, изменение состояния моря, атмосферных условий и т. д.). Чем больше этот запас, тем более приспособлена к изменению режимов эксплуатации механическая установка, лучше условия рабаты главных двигателей, больше срок их службы.

Полученная расчетом зависимость момента или мощности от числа оборотов главных двигателей или скорости хода судна называется нормальной или расчетной винтовой характеристикой.

Во время эксплуатации судна винтовая характеристика не мажет оставаться постоянной, так как меняется режим работы гребных винтов с изменением: 1. Водоизмещения судна, величина которого, может колебаться в пределах от полного и с перегрузом, до водоизмещения порожнем;

2. Состояния моря, силы ветра и волнения;

3.Чистоты поверхности подводной части корпуса;

4. Состояния поверхности гребных винтов;

5. Число работающих гребных винтов.

При оценке влияния различных факторов на нагрузку удобна представлять ее изменение в относительных величинах (по отношению к нагрузкам при нормальной расчетной винтовой характеристике). При этом, пользуясь кривыми действия гребных винтов на свободной воде, можно считать, что влияние корпуса для рассмотренных режимов одинаково. Это тем более справедлива, что в ряде случаев режимы сопоставляются при одинаковых скоростях хода.

Таким образом, в комплексе судно - движители-передача - главные двигатели определяющими элементами являются изменение сопротивления воды движению судна, изменение упора, приходящегося на гребной винт, и как следствие этого - изменение момента, необходимого для вращения гребного винта, и момента, развиваемого главным двигателем.

В соответствии со схемой взаимодействия судового комплекса в книге представлены основные изменения режимов эксплуатации. При этом авторы обращались к вопросам ходкости, к теории гребных винтов и теории двигателей внутреннего сгорания. Эта помогает установить действительные причины изменений нагрузок главных двигателей.

Часто, при эксплуатации ссылаются на то, что двигатели не «тянут», не развивают полных чисел оборотов, работают при повышенных расходах топлива и температурах выпускных газов или не обеспечивают расчетную скорость хода. Причину этого ищут обычно в главных двигателях, хотя в действительности это вызывается часто изменением состояния корпуса и режима работы гребных винтов.

Упрощая вопросы эксплуатации, касающиеся нагрузок двигателей, и ограничиваясь, как это иногда практикуется, представлением винтовых характеристик при различных условиях работы, нельзя раскрыть всего сложного взаимодействия судового комплекса, а следовательно,- активно воздействовать на причины изменения нагрузок главных двигателей.

Сохранение надежности и высокой экономичности является одной из основных задач при эксплуатации установок.

Цель работы- Изучение топлива и топливной системы их влияние на работу судна. сгорание топливо дизель генератор

При выполнение данной выпускной квалификационной работы были рассмотрены следующие задачи: Влияние сгорания топлива на работу судового дизель- генератора.

Проверка и регулирование топливной аппаратуры.

Рабочий процесс дизель- генератора и топливоподача.

Режимы оптимального топливопользования.

Проверка экономичности показателей работы дизеля.