Топливная аппаратура

Топливная аппаратура.

Статьи по теме
Искать по теме

Постепенный переход к более совершенным и прогрессивным формам использования материалов и конструкций судовых систем и механизмов в работе определил концепцию развития всего флота в целом и дал пищу для исследований в этой сфере.

Чтобы повысить конкурентоспособность флота на мировом рынке создаются более совершенные двигатели, насосы, эргономика судна. Ужесточаются требования к качеству топлив, смазочных материалов, изготовления деталей, совершенствуется качество и снижаются сроки ремонта. Всё это привело к мощному развитию флота. Двигатели и многие системы стали более экономичными и компактными.

Современное судно представляет собой чрезвычайно сложную техническую систему. Многое сделано более унифицированным, в угоду экономичности, рентабельности и отвечает реалиям современности. Большинство нынешних систем являются дублированными, причём это могут быть разные системы по конструкции, но не по производительности и способу работы. Это делается для снижения рисков отказов, увеличению эффективности и повышения качества работы. Отказы любой части этой системы могут быть вызваны разными причинами: технологическими, аварийными износами, внешними условиями, человеческим фактором. Основным условием снижения вероятности отказа судна по техническим причинам, является повышение надежной эксплуатации его энергетической установки и всех сопутствующих систем. При этом определяющим фактором является надежность работы главного двигателя, на который приходится до 45% отказов по техническим причинам. На сегодняшний день на флоте происходит постепенное переоснащение судов более современным оборудованием, при этом отдается предпочтение судам более современной постройки. Это наиболее оправдано с точки зрения экономии средств, ресурсов и времени. Ужесточаются требования к качеству топливных насосов, топливной, производительности и надежности. Поэтому сегодня очень важно, какой насос, двигатель и топливо используется в работе МКО для решения той или иной задачи.

В современных средствах и системах автоматики, управления, контроля и регулирования судовых ГД, учитываются технологические погрешности изготовления элементов двигателя, а при длительной эксплуатации – изменение технического состояния топливной аппаратуры в процессе эксплуатации. Диагностика оценивает техническое состояние топливной аппаратуры ГД для поддержания требуемого уровня показателей двигателя на весь запланированный период эксплуатации. Своевременные и точные действия обслуживающего персонала способствуют увеличению срока службы механизмов и сбору статистических данных для завода-производителя и ведения статистики отказов. Отсутствие научно обоснованных методов расчёта и теоретического анализа эксплуатационных параметров судовых дизелей у механиков негативно сказывается на качестве обслуживания и ремонта судовых систем и механизмов.

Все это обуславливается современными требованиями, предъявляемые к правилам эксплуатации судовых систем, надёжной её работой. От правильного подбора необходимого оборудования зависит точная работа главного двигателя, увеличение эксплуатационного срока и увеличение сроков между профилактическими ремонтами.

Топливная аппаратура малооборотного и среднеоборотного дизелей является основополагающей в работе дизеля, нормальная и усовершенствованная топливная аппаратура это залог качественной работы дизеля, увеличение эксплуатационного срока двигателя и увеличение межремонтного периода.

Обеспечение нормальной двигателя и топливной аппаратуры является одним из главнейших условий надежной его работы, поэтому правильному режиму топливному насосу, качеству топлива и его очистке при эксплуатации двигателя уделяется серьезное внимание. Основные технические уходы производятся в сроки, указанные в инструкции по эксплуатации двигателя. Состояние топлива контролируется по температуре, давлению и качеству топлива.

1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДИЗЕЛЯ K84GF

Основные технические характеристики

- Диаметр цилиндра Д (м) 0,84

- Ход поршня S (м) 1,8

- Частота вращений N (об/мин) 121

- Цилиндровая мощность Nец (кВт) 2750

- Среднее эффективное давление Ре (Мпа) 1,02

- Удельный эффективный расход топ- gc (кг/кВт-ч) 0,211

- Давление в продувочном рессивере Ps (Мпа) 0,2

- Давление в конце сжатия Рс (Мпа) 6,5

- Максимальное давление сгорания Рг (Мпа) 7,5

- Механический КПД ηмех 0,9

Детали остова

Фундаментная рама состоит из высоких сварных продольных балок, ужесточенных ребрами, и сварно-литых поперечных балок. К судовому фундаменту раму крепят длинными болтами (для увеличения их податливости) с дистанционными трубками. Типичная конструкция станины с А-образными стойками заменена на конструкцию из двух продольных блоков коробчатой конструкции. Литой блок цилиндров, станина и фундаментная рама стянуты длинными анкерными связями, выполненными из легированной стали (Сталь 45Г), с резьбой на обоих концах, предназначенными для скрепления фундаментальной рамы и блок-картера для обеспечением общей жесткости остова двигателя. [8]

Рамовые подшипники являются опорой для шеек коленчатого вала и представляют собой разъемный подшипник скольжения, состоящий из двух цилиндрических полувкладышей, внутренняя поверхность которых залита антифрикционным сплавом. Корпусом для вкладышей являются жесткий прилив (постель) в поперечных перегородках рамы и крышка подшипника, прижимающая вкладыши к постели.

Вкладыши рамовых подшипников заливают белым металлом (80% олова, 10% меди и 10% сурьмы); крышки подшипников чугунные литые. Вкладыши мотылевых и подшипников шатунов, а также ползуны крейцкопфов изготовляют стальными литыми и облицовывают белым металлом.

Станина служит для соединения цилиндров с фундаментной рамой, она служит опорой для цилиндров, образует закрытое пространство для КШМ. Типичная конструкция станины с А-образными стойками заменена на конструкцию из двух продольных блоков коробчатой конструкции. Станина обладает достаточной прочностью, жесткостью и герметичностью для паров масла и газов. Для уменьшения веса станина выполнена стальной,

Цилиндр состоит из рубашки и вставной втулки рабочего цилиндра. Рубашки цилиндра изготовлены из чугуна марки СЧ 18-36. Во втулке движется поршень и протекают рабочие процессы. Рубашка является опорой для втулки и образует полости охлаждения для нее. Цилиндры устанавливают на верхнюю обработанную плоскость станины и закрепляют анкерными связями.

Средний пояс цилиндровой втулки, где находятся окна для газообмена, уплотняется резиновыми и медными кольцами. Последние устанавливают на втулке ближе к горячим каналам выпускных окон, а резиновые – ближе к водяной полости. Газовый стык между втулкой и крышкой уплотняется путем притирки сопрягаемых поверхностей либо установкой в кольцевую проточку верхнего торца втулки медной или стальной омедненной прокладки.

Цилиндровые втулки отливают из специального серого низколегированного чугуна марок PVA.

Износостойкость рабочих поверхностей чугунных втулок повышена пористым хромированием.

Крышка цилиндра, которая служит для образования камеры сгорания и для размещения клапанов двигателя, – полуколпакового типа и представляет собой стальную плиту с выточкой для камеры сгорания. Верхняя часть цилиндровой втулки и газовый стык перекрываются поршнем при его положении в ВМТ, что обеспечивает снижение термических и механических нагрузок в верхней части втулки и дает возможность не делать сверления в днище поршня для установки рымов и крепления подъемного приспособления. Для интенсификации охлаждения в огневом днище крышки просверлены радиальные каналы для охлаждающей воды, а в круговом бурте крышки – тангенциальные каналы, подобные каналам во фланцевой части втулки. Идея такой конструкции – независимо управлять уровнями термических и механических напряжений. Вследствие близкого расположения охлаждающих каналов к огневой поверхности температурные перепады концентрируются между каналами и огневой поверхностью крышки, а температура основной массы крышки остается приблизительно постоянной, и термические напряжения в ней оказываются незначительными. Существенно снижены и механические напряжения вследствие массивности и простоты формы.

Вкладыши рамовых подшипников заливают белым металлом; крышки подшипников чугунные литые. Вкладыши мотылевых и головных подшипников шатунов, а также ползуны крейцкопфов изготовляют стальными литыми и облицовывают белым металлом

Детали движения

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через шатун на коленчатый вал.

Поршень состоит из головки, отлитой из хромомолибденовой стали, и литой чугунной направляющей части. Штоки поршней изготовляют из поковок углеродистой стали. Сальники на диафрагме, установленной между ресивером продувочного воздуха и картером, обеспечивают воздухонепроницаемость и предотвращают пропуск масла. Поршни охлаждаются маслом из системы циркуляционной смазки. По телескопической трубе масло под давлением подается в трубу, установленную в пустотелом штоке поршня, далее оно направляется в полость охлаждения головки поршня, из головки – в кольцевой зазор между телом штока поршня и установленной в нем трубой, из него – в желобчатую трубу, затем в отливной патрубок со смотровым стеклом, некоторому оно сливается в сточную цистерну.

Компрессионные кольца уплотняют рабочий зазор, отводят теплоту от поршня. Установленное в цилиндре кольцо находится в сжатом состоянии и под действием сил упругости прижимается к стенке втулки с начальным давлением 0,10...0,35 МПа. Устанавливают эти кольца на поршне в качестве второго и третьего.

Кольца с несимметричным сечением при установке с поршнем в цилиндр скручиваются. Рабочая поверхность кольца принимает форму конуса, что улучшает его приработку, уплотняющее действие, уменьшает склонность к залеганию.

Замок поршневых колец – ступенчатый. Для уменьшения прорыва газов замки колец по окружности поршня равномерно смещены относительно друг друга.

Маслосъемные кольца предотвращают занос масла в камеру сгорания, удаляя излишки его с зеркала цилиндра. На поршне устанавливают 1...3 маслосъемных кольца, располагая их на головке ниже уплотнительных колец.

Материалом для кольца является серый чугун с пластинчатым графитом или высокопрочный чугун с шаровидным графитом, легированные хромом, никелем, молибденом, медью, ванадием. Для повышения износостойкости колец и стенок канавки поршня рабочую и торцевые поверхности колец хромируют.

Для повышения ремонтопригодности поршней в канавках поршневых колец двигателей установлены противоизносные чугунные кольца. При износе или поломке их заменяют. При этом восстанавливают первоначальную высоту канавки.

Штоки поршней изготовляют из поковок углеродистой стали. Сальники на диафрагме, установленной между ресивером продувочного воздуха и картером, обеспечивают воздухонепроницаемость и предотвращают пропуск масла. Поршни охлаждаются маслом из системы циркуляционной смазки. По телескопической трубе масло под давлением подается в трубу, установленную в пустотелом штоке поршня, далее оно направляется в полость охлаждения головки поршня, из головки – в кольцевой зазор между телом штока поршня и установленной в нем трубой, из него – в желобчатую трубу, затем в отливной патрубок со смотровым стеклом, некоторому оно сливается в сточную цистерну.

Значительные изменения внесены также в конструкцию крейцкопфного узла: увеличена жесткость поперечины; применены крейцкопфные подшипники с ассиметричной жесткостью благодаря различной толщине наружной и внутренней стенок корпуса подшипника, что обеспечивает компенсацию изгиба цапф крейцкопфа под нагрузкой упругой деформацией подшипников и равномерное распределение давлений вдоль оси подшипника; увеличено отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, что дало возможность увеличить угол качания шатуна, угловую скорость подшипника относительно цапфы и улучшить условия смазывания; шероховатость поверхности цапф доведена до высокого класса путем полирования; подшипники залиты кадмиевым баббитом, имеющим более высокий предел усталости; применены крейцкопфные подшипники со стальными тонкостенными вкладышами.

Для улучшения условий работы крейцкопфа значительно увеличен диаметр шеек его поперечины, который приблизительно стал равен диаметру цилиндра, и укорочена их длина (до 0,3 диаметра шейки). В результате деформации крейцкопфа уменьшились, снизились давления на подшипник (до 10 МПа), несколько увеличились окружные скорости в крейцкопфном подшипнике, что способствует образованию масляного клина. Симметричность крейцкопфного узла позволяет в случае повреждения шейки перевернуть поперечину на 1800.

Шатун соединяет поперечину крейцкопфа с коленчатым валом, обеспечивает перемещение поршня при совершении вспомогательных ходов. Шатун изготовлен коваными из легированной стали овального сечения, которое обеспечивает достаточную жесткость при меньшей массе.

Основными частями шатуна являются: нижняя мотылевая разъемная головка, шатунные болты, стержень и верхняя головка. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая. Рабочая поверхность втулки покрыта тонким слоем антифрикционного сплава. Для охлаждения головного подшипника шатуна и уменьшения износа подведена смазка под давлением через центральное сверление в стержне шатуна.

Нижняя мотылевая (шатунная) головка выполнена разъемной, в ней расположены стальные вкладыши с антифрикционным покрытием рабочей поверхности. Шатунные болты, соединяющие нижнюю часть подшипника с шатуном, изготовлены из высококачественной стали и точно пригнаны к отверстию. Во избежание самоотвинчивания гайки шатунных болтов зашплинтованы. Набор прокладок обеспечивает регулирование зазора между вкладышем и мотылевой шейкой коленчатого вала. Масло для смазки мотылевого подшипника поступает через сверления мотылевой шейки коленчатого вала.

Верхняя головка шатуна обеспечивает шарнирное соединение шатуна с поршнем.

Головной подшипник шатуна и трущаяся пара ползун–параллель вынесены из зоны высоких температур в картер двигателя, где можно обеспечить надежную смазку. Трущаяся поверхность ползуна залита антифрикционным сплавом (баббитом: 80% олова, 10% меди и 10% сурьмы).

Коленчатый вал (Сталь 45Г) относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей.

Коленчатый вал составной. В составном вале щеки мотылей литые стальные, а рамовые и мотылевые шейки кованые стальные. Для более равномерной работы двигателя и облегчения пуска его в ход на кормовом конце коленчатого вала закреплён маховик. Маховик изготовлен из стали.

Системы дизеля

Основные узлы трения двигателя обеспечиваются циркуляционной смазкой. Масло подается к узлам трения под давлением, создаваемым насосом. Стекающее с деталей масло скапливается в сборном резервуаре, откуда оно забирается насосом и вновь подается к узлам трения. Обильно подводимое при циркуляционной системе масло не только смазывает узлы трения, но и охлаждает их, уносит с собой механические и химические загрязнения.

С течением времени в масле увеличивается содержание механических примесей, появляются органические кислоты, изменяется его вязкость, понижается температура вспышки. В связи с этим масло приходится менять, заливая в двигатель свежее.

Система охлаждения должна поддерживать необходимый тепловой режим путем отвода теплоты от тепловоспринимающих поверхностей ЦПГ (поршня, втулки, крышки), газотурбокомпрессоров, выпускных коллекторов, форсунок и пр. Кроме того, благодаря охлаждению обеспечиваются необходимые температуры наддувочного воздуха и масла в смазочной системе.

В прямоточных дизелях поршни охлаждаются маслом; его используют также не только для смазывания, но и охлаждения подшипников.

Охлаждение рабочих втулок и крышек. Вода поступает в нижнюю часть зарубашечного пространства, поднимается, охлаждая втулки, затем поступает на охлаждение крышек и отводится из двигателя. Средняя скорость воды в охлаждаемых полостях 0,5–1,5 м/с. Для улучшения отвода теплоты от наиболее нагретых частей скорость воды в верхней части зарубашечного пространства увеличивают, уменьшая проходное сечение.

При масляном охлаждении поршней, характерной для данного двигателя, систему обслуживают насосы, фильтры и охладители, общие с системой циркуляционной смазки. Масло подается к поршням с помощью шарниров

При работе на тяжелом топливе форсунки дизеля нужно охлаждать вследствие высоких температур топлива и его склонности к нагарообразованию на соплах.

При охлаждении форсунок топливом последнее из расходной цистерны поступает к насосу, который подает его в полость охлаждения форсунок и через теплообменник – снова в цистерну. В теплообменнике топливо охлаждается водой. Температура топлива на входе в форсунку 52 СС. В общем случае температуру охлаждающей жидкости подбирают таким образом, чтобы во избежание коксования температура соплового наконечника форсунки не превышала 180°С. Она не должна быть и ниже 120°С, в противном случае будет возможна холоднотемпературная коррозия сопла.

2 ТОПЛИВО И ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Топливная система и ее элементы

Топливная система предназначена для приема, хранения, очистки и своевременной подачи топлива в цилиндры двигателя.

Структура топливной системы зависит от вида используемого топлива и типа двигателей.

В энергетических установках морских и речных судов используются жидкие нефтяные топлива, являющиеся продуктом переработки нефти.

Топлива делятся на 4 группы:

1. дизельное, которое относится к категории дистилятных;

2. моторное, которое производят смешиванием дистилятного топлива с мазутом;

3. флотский мазут, который получают во время прямой перегонки нефти или смешиванием остатков нефтепродуктов с дистилятным топливом;

4. котельный мазут, который представляет собой остаток процессов перегонки или крекинга нефти.

Дизельное топливо называется легким, а остальные – тяжелыми топливами. Качество жидкого топлива определяется физико-химическими свойствами: фракционным составом, температурами застывания и вспышки, плотностью, испаряемостью, содержанием воды и механических примесей, наличием сернистых соединений и смолистых веществ, теплотой сгорания, вязкостью.

Одним из основных показателей топлива является вязкость, так как она характеризует возможность перекачивания и использования топлива в СЭУ.

В судовых установках используются топлива малой вязкости, средней вязкости и высокой вязкости – легкое и тяжелое. С увеличением температуры топлива его вязкость и плотность снижаются. Поэтому для улучшения распыления топлива его подогревают.

Дизельное топливо относится к категории легких и считается наиболее подходящим для высокооборотных ДВС и ГТД авиационного типа. Для среднеоборотных, малооборотных и ГТД оно используется только во время пуска и работы на режимах маневрирования.

Дизельное топливо классифицируется на летнее (Л) и зимнее (З), а также арктическое (А).

Моторное топливо марки ДТ и дизельный мазут марки ДМ используют для среднеоборотных и малооборотных дизелей. Для сжигания этих топлив в дизелях необходим их подогрев.

Флотский мазут марок Ф5, Ф12 относится к тяжелым топливам повышенной вязкости и является основным для малооборотных и среднеоборотных дизелей.

Судовая топливная система условно может быть разделена на три подсистемы:

- приема и хранения топлива;

- топливообработки;

- подачи топлива к двигателям.

Каждая из этих систем состоит из ряда самостоятельных трубопроводов, укомплектованных механизмами и устройствами в зависимости от типа СЭУ и сорта используемого топлива.

В состав топливной системы входят: топливные цистерны, топливоперекачивающий и топливоподкачивающий насос низкого давления, фильтры грубой и тонкой очистки, подогреватели топлива, топливные сепараторы, подогреватели сепараторов, топливный насос высокого давления, топливные форсунки и топливные трубопроводы.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 1 – Принципиальная схема топливной системы

На рис. 1 показана принципиальная схема топливной системы. Топливо из запасной цистерны 3 основным топливоперекачивающим насосом 2 подается в расходную цистерну 7. Расходная цистерна располагается выше двигателя для обеспечения подпора, она оборудована переливной трубой 6, указателем уровня 8 и сливным краном 9. Топливо из расходной цистерны, пройдя спаренный фильтр грубой очистки 10, топливоподкачивающим насосом 11 подается через спаренный фильтр тонкой очистки 12 к топливным насосам высокого давления 13, а последние нагнетают через трубопроводы высокого давления 15 и щелевые фильтры 16 топливо к форсункам 17. Рециркуляционный трубопровод 14 обеспечивает отвод излишнего топлива (отсечное топливо насосов высокого давления), а трубопровод 18 отвод топлива, просочившегося через неплотности форсунок и насосов, в сточную цистерну 19. Предохранительный клапан 20 осуществляет перепуск излишнего топлива в расходную цистерну. При сильном загрязнении водой и механическими примесями через сепаратор 21 пропускается топливо, предварительно нагретое в подогревателе 22. Прием топлива осуществляется через палубные втулки 5 правого и левого бортов и трубопровод 4. Резервный ручной насос – 1. При работе двигателя на тяжелом топливе устанавливается еще цистерна пускового (легкого) топлива для запуска и маневров главного двигателя. Для удаления отстоя из запасной цистерны используется ручной зачистной насос 23.

Цистерны основного запаса топлива обычно располагают в междудонном пространстве, их емкость должна обеспечивать запас топлива для заданной автономности плавания. Расходные цистерны устанавливают попарно, причем одна из них может быть отстойной. Все топливные цистерны оборудуют вентиляционными трубами, дистанционными указателями уровня, необходимой арматурой, горловинами для осмотра и ремонта. При работе двигателя на тяжелом топливе все цистерны имеют паровой обогрев.

Топливоперекачивающие насосы служат для приема топлива из-за борта; в случае необходимости выдачи топлива на другое судно осуществляют перекачку топлива из одних цистерн в другие и подачу его в расходные цистерны. Топливоперекачивающие насосы выполняют шестеренного, винтового и центробежного типов.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 2 – Схема плужникового топливоподкачивающего насоса

1 – эксцентрик, сидящий на валу топливного насоса высокого давления; 2 – пружина; 3 – плунжер насоса; 4 – клапан; 5 – нагнетательная полость; 6 – клапан насосной полости.

Топливоподкачивающие насосы служат для обеспечения избыточного давления топлива, подаваемого к всасывающей полости насосов высокого давления. По конструкции эти насосы бывают: плунжерные, шестеренные и коловратные. Топливоподкачивающие насосы приводятся в действие от коленчатого и распределительного вала. Схема плунжерного топливоподкачивающего насоса показана на рис. 3.

В процессе транспортировки и хранения происходит загрязнение и обводнение топлива, поэтому его фильтрация является необходимым условием для обеспечения надежной работы топливной аппаратуры и уменьшения износа ее трущихся частей. Топливные фильтры подразделяются на фильтры грубой очистки, которые устанавливают перед топливоподкачивающими насосами, фильтры тонкой очистки, устанавливаемые перед насосом высокого давления, и щелевые фильтры, устанавливаемые непосредственно перед форсункой или вмонтированные в форсунку. С помощью фильтров достигается высокая эффективность очистки топлива, простое обслуживание и легкость замены фильтрующих элементов. Обычно фильтры выполняют спаренными, что обеспечивает чистку или замену одного из элементов фильтров при работе другого. Фильтрующая поверхность грубых фильтров состоит из металлических сеток или набора металлических пластин со щелями. Для фильтров тонкой очистки фильтрующим элементом являются металлические пластины с уменьшенными зазорами, а также бумажные, войлочные, фетровые и капроновые сменные вставки.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 3 – Топливные фильтры грубой очистки

На рис. 3 показаны топливные фильтры грубой очистки: а – щелевой и б – сетчатый. В корпусе 5 расположен фильтрующий элемент 4 в виде набора пластин или сеток, стянутых специальным пустотелым болтом 3. Топливо поступает с наружной стороны фильтрующего элемента и, пройдя его, попадает в центральный канал смежного болта и затем выходит из фильтра.

Спускная пробка 6 обеспечивает удаление осевшей на дно фильтра грязи. Корпус фильтра закрывается крышкой 2, вентиляционный винт 1 обеспечивает удаление воздуха из системы при заполнении ее топливом.

Тонкая очистка топлива достигается с помощью специальных фильтров и сепараторов. Применяя сепараторы, из топлива можно удалить воду и механические частицы размером до 3–10 мкм. Работают сепараторы на принципе центробежной силы. В процессе сепарирования топливо распыляется на мельчайшие частицы при этом происходит удаление воды и примесей. Для лучшего сепарирования вязкие топлива предварительно подогревают.

Требования к топливам

Важнейшим эксплуатационно-техническим требованием к дизельным топливам является наличие высокой теплоты сгорания. Кроме того, при всех возможных условиях применения должны быть гарантированы:

- бесперебойная подача топлива из бака к топливной аппаратуре и от нее в цилиндры двигателя;

- надежное смесеобразование, то есть оптимальные вязкость, фракционный состав, плотность, поверхностное натяжение и давление насыщенных паров топлива;

- надежная воспламеняемость, мягкая работа двигателя, полное сгорание без образования сажи и особо токсичных и канцерогенных продуктов в отработанных газов минимальное образование нагара в зоне распылителей форсунок и в камере сгорания;

- минимальная коррозионная активность;

- возможно большая физическая стабильность при длительном хранении и транспортировке;

- невысокая токсичность.

Существует определенная закономерность: чем больше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше требования к топливам. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения уменьшается время, за которое должны произойти процессы смесеобразования и сгорания топлива.

Для средне – и малооборотных двигателей (СОД и МОД) в основном используются тяжелые топлива, к которым предъявляются пониженные требования по вязкости и загрязнению по сравнению с топливами, используемыми в высокооборотных дизелях. Поэтому при применении тяжелых топлив необходимо использовать дополнительную систему топливоподготовки, обеспечивающую очистку и подогрев топлива перед подачей в расходный бак. В последние годы наметилась тенденция к применению тяжелых топлив и на тепловозных дизелях, которые устанавливаются и на судах для привода генераторов.

Система впрыска топлива.

Распыливание топлива и факторы, его определяющие

В судовых дизелях подача топлива в камеру сгорания осуществляется в мелкораспыленном (туманообразном) виде. Другой вид распыливания недопустим.

Распад струи на мелкие капли начинается сразу же за сопловыми отверстиями. Струя приобретает форму так называемого "факела".

На характер распада струи оказывают влияние следующие основные факторы:

а) внешние силы аэродинамического сопротивления;

б) силы поверхностного натяжения и сцепления топлива;

в) внутренние силы, возникающие при истечении.

Внешние аэродинамические силы зависят от относительной скорости движения топлива и воздуха, а также от плотности воздуха. Эти силы воздействуют как на лобовую часть струи, так и на боковую поверхность факела.

Силы поверхностного натяжения и сцепления стремятся сохранить первоначальную форму струи.

Внутренние силы определяются сжимаемостью топлива под воздействием высокого давления, а также влиянием турбулентности при истечении через сопловые отверстия, шероховатостью стенок отверстий и формой выходных кромок, наличием пузырьков газа в топливе. Внутренние силы главным образом и определяют характер распыливания.

При взаимодействии внешних и внутренних сил появляется так называемая радиальная составляющая внутренних сил, определяемая неравномерным полем скоростей по сечению струи. В центре струи скорость максимальная, к периферии она уменьшается из-за большого аэродинамического сопротивления. Вследствие этого возникает радиальное движение топлива от центра факела к наружной поверхности, и на выходе из сопла струя расширяется под некоторым углом φ (см. рис. 4).

Скорость и направление движения капель топлива в факеле различны. В центре (ядре факела) находится компактная масса грубо распыленных частиц с большой энергией и скоростью. От центра к периферии – более мелкие капли с постепенно уменьшающейся к периферии скоростью. Внешняя поверхность – оболочка – состоит из наиболее мелких капель с минимальной скоростью.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок – 4

В процессе распиливания ядро факела непрерывно пополняется новыми каплями с большой кинетической энергией, а частицы, впрыснутые ранее, отбрасываются к периферии. Глубина проникновения факела по объему камеры сгорания – так называемая "дальнобойность" факела L – ограничена тем, что энергия факела расходуется на преодоление сопротивления среды.

Угол конуса связан с дальнобойностью. Оба эти фактора определяют форму факела и соответственно форму камеры сгорания в двигателях с объемным способом смесеобразования.

В связи с тем, что на каждом цилиндре двигателей Бурмейстер и Вайн с прямоточно-клапанной продувкой устанавливалось от двух до трех форсунок, их недостаточная надежность серьезно снижала безотказность работы двигателей. По этой причине конструкция форсунок была полностью переработана. (рис. 6) В новой форсунке топливо подводится по центральному каналу, образованному сверлениями в головке форсунки, в стержне, в упоре и в невозвратном нагнетательном клапане. Сам нагнетательный клапан размещен в теле иглы форсунки. Уплотнение всех стыков между деталями, образующими центральный канал для подвода топлива, осуществляется только за счет их взаимной притирки и усилия, создаваемого в результате натяга при сборке форсунки. Сопло, выполненное съемным, изготовлено из высококачественной стали. Это позволяет повысить не только надежность работы самих распылителей, но и их ремонтопригодность. В форсунке не предусмотрено устройство для регулирования давления открытия иглы. Опытная, проверка таких форсунок на двигателях показала их высокую надежность.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 5 – Форсунка дизеля Бурмейстер и Вайн типа K84GF:

1 – сопловой наконечник; 2 – направляющая иглы; 3 – игла распылителя; 4 – невозвратный клапан; 5 – пружина клапана; 6 – корпус форсунки; 7 – проставка; 8 – нижняя тарелка пружины; 9 – пружина иглы; 10 – уплотнительное кольцо; 11 – накидная гайка; 12 – канал отвода утечек топлива; 13 – центральный канал подвода топлива; 14 – фланец форсунки; 15 – промежуточный стержень, 16 –верхняя тарелка дружины, 17 – проставка; 18 – полость невозвратного клапана; 19 – карман полости распылителя под иглой

Интенсификация охлаждения цилиндровой крышки в районе форсуночного отверстия позволила обойтись без охлаждения распылителя. Размещение нагнетательного клапана в игле в непосредственной близости от сопла, с одной стороны, полностью устраняет возможность подвпрыска топлива, а с другой, – гарантирует топливную систему от прорыва газов из цилиндра при зависании иглы форсунки. Масса и размеры форсунок существенно уменьшились – небольшая высота крышки позволили выполнить форсунки короткими и вмонтировать их в отверстия, просверленные непосредственно в стальном корпусе крышки.

В конструкции топливного насоса сохранен подвод топлива к насосу по кольцевому зазору между плунжерной втулкой и корпусом снизу вверх для равномерного прогрева плунжерной пары при переходе на тяжелое топливо, использован тот же принцип регулирования начала подачи осевым перемещением плунжерной втулки, всасывающий клапан размещен со стороны полости нагнетания и т. д. Однако с учетом опыта эксплуатации введено специальное уплотнение для снижения утечек топлива через зазор в плунжерной паре. Рейка регулирования цикловой подачи перенесена в нижнюю часть корпуса насоса.

3 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Топливная система низкого давления

Топливная система низкого давления представляет часть топливной системы дизеля для подготовки и подачи топлива к топливной системе высокого давления и включает в себя цистерны, фильтры, насосы, смесители, сепараторы, гомогенизаторы, подогреватели и топливопроводы. [15]

Применяются два типа топливных систем: открытого типа для использования топлива вязкостью до 370 кт2/с при 50°С и закрытого типа для применения топлива вязкостью свыше 370 мм2/с при 50°С.

Топливная система открытого типа (без системы топливоподготовки) представлена на рисунке

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 6 – Схема топливной системы низкого давления открытого типа: 1-предохранительный клапан; 2- возврат топлива, 3-дистанционный привод; 4 – подвод топлива; 5 – демпфер; 6 перепускной клапан; 7- ТНВД; 8-форсунка; 9 – дроссель; 10 – регулятор вязкости; 11 – фильтр тонкой очистки;

12 – топливоподкачшающий насос; 13- предохранительный клапан; 14- кран переключения (труба возврата -расходная цистерна тяжелого топлива), 15 колонка-труба возвратного топлива; 16 -расходная цистерна тяжелого топлива; 17 – расходная цистерна дизельного топлива; 18 – трубопроводы очищенного топлива; 19 – кран переключения (тяжелое- дизельное); 20- предохранительный клапан; 21-подогреватель топлива.

Топливо из каждой расходной цистерны 16,17 поступает в трубу возврата топлива 15. От этой трубы с помощью одного из двух электроподкачивающих насосов 12 топливо подается через подогреватель 21, датчик регулятора вязкости 10 и ФТО 11 к ТНВД 7. От каждого ТНВД 7 и форсунок отходят трубы возврата топлива, по которым топливо перепускается в трубопровод возвратного топлива 2. Возвратное топливо (при работе на тяжелом топливе) через кран переключения 14 попадает в трубу возврата 15. При переходе на дизельное топливо возвратное топливо может быть возвращено в расходную цистерну тяжелого топлива 16 через кран переключения 14.

Для обеспечения постоянного давления в напорном коллекторе перед ТНВД производительность и величина подачи топливоподкачивающего насоса 12 превышает количество топлива, потребляемого двигателем.

Для обеспечения равномерного потока разогретого топлива через насосы и форсунки (даже, если двигатель остановлен) перед каждым ТНВД и после него встроены дроссели 9, Кроме того, установлен пружинный предохранительный клапан 20, который работает как перепускной между подводом и возвратом топлива, тем самым обеспечивая постоянное давление в напорном трубопроводе.

С помощью "замкнутой" циркуляции разогретого топлива можно поддерживать рабочую температуру в ТНВД и форсунках, когда двигатель остановлен.

Поэтому нет необходимости в переходе на дизельное топливо при заходе в порт, если работает топливоподкачивающий насос.

При продолжительных остановках двигателя необходимо остановить топливоподкачивающий насос, но перед этим необходимо слить из топливной системы тяжелое топливо.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 7 – Схема топливной системы низкого давления

1 – предохранительный клапан; 2 – возврат топлива; 3 -дистанционный привод; 4 -подвод топлива; 5-демпфер; 6-перепускной клапан; ТНВД; В – форсунка; 9 – дроссель; 10- подогреватель топлива; 11-регулятор вязкости; 12- фильтр тонкой очистки; 13, 14-предохранительный клапан; 15-кран переключения (вентиляционный бак – расходная система тяжелого топлива); 16 – вентиляционный бак возвратного топлива; 17 – автоматический деаэрационный клапан; 18 – смотровое окно; 19 – расходная цистерна дизельного топлива; 20 – расходная цистерна тяжелого топлива; 21-кран переключения топлива (тяжелое – дизельное); 22-от сепараторов; 23,25 – предохранительный клапан; 24,26 подкачивающий и подпорный насосы

При этом рекомендуется либо заблаговременно перед остановкой дизеля перейти на дизельное топливо, либо отключить подогрев и выкачать тяжелое топливо в расходную цистерну 16 через кран 14. В этом случае перед остановкой топливоподкачивающего насоса необходимо переключить кран 19 на дизельное топливо, чтобы в трубопроводе тяжелое топливо смешалось с дизельным. Демпфер 5 снижает пульсацию давления в топливной системе.

При использовании топлива высокой вязкости требуется высокая темпера! ура его подогрева для достижения необходимой вязкости перед ТНВД. Поэтому и отсечное топливо, поступающее по пинии возврата, так же имеет относительно высокую температуру. В системе топливоподготовки открытого типа в случае присутствия воды происходит кипение и вспенивание в возвратном трубопроводе, отмечается также явление кавитации на всасывании топливного насоса. Для устранения этих отрицательных явлений необходимо повысить давление топлива в трубопроводах.

Топливная система под давлением используется при работе дизеля на топливах высокой вязкости, и она получила название закрытого типа (рис.7)

Для работы дизеля на топливе вязкостью свыше 370 мм2/с при 50°С топливная система оборудована дополнительными насосами 24 дня поддержания в возвратном трубопроводе давления 0,4-0,5 МПа, что предохраняет от наступления кипения и образования паров и газов в топливе при температуре 130-150°С, необходимой для обеспечения требуемой вязкости современных низкосортных сортов тяжелого топлива, а линия возврата соединена через деаэрационный клапан 17 с расходной цистерной 20.

Подогрев топлива на всем пути от цистерн основного запаса до ТНВД является завершающим этапом подготовки тяжелого топлива. В расходных цистернах температуру топлива рекомендуется поддерживать в пределах 50 – 60°С.

Температура подогрева топлива определяется допускаемой вязкостью топлива перед ТНВД, которая в зависимости от типа дизеля не должна превышать после подогревателя 10 – 15 мм2/c (сСт). Фирма МАН – В&W допускает предельное значение вязкости 20 мм2/с Во избежание быстрого загрязнения подогревателя температура подогрева топлива не должна быть выше:

- 135°С в системе открытого типа,

- 150°С в системе закрытого типа.

В зависимости от желаемой вязкости топлива после подогрева и индекса вязкости топлива температуру подогрева можно определить по диаграмме, При этом температура подогрева не должна превышать 150°С. Во время стоянки судна в порту для циркуляции подогретого топлива низкая вязкость не нужна, поэтому температуру подогрева понижают на 20°С, что обеспечивает вязкость 30 мм2 /с.

В связи с ухудшением качества тяжелых топлив, применяемых в судовых дизелях (вязкость от 380 до 600 мм2/с при 50°С или 3500-6000 с R1 при 100°F), дизелестроительные фирмы разработали специальные системы топливо подготовки закрытого типа (рис. 8)

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 8 – Схема системы топливоподачи закрытого (а) и обычного (б) типов АВ фирмы IМO (Швеция).

1- трехходовой смесительный клапан; 2-топливоподающие насосы;

3 - клапан регулирования давления; 4 -расходомер; 5- газоотделитель; 6 – регулятор поплавкового типа; 7 разгрузочный клапан; 8-смеситель; А – смесительная цистерна, В-топливный трубопровод; С-бустерный блок; D- ТНВД; Е – блок подачи топлива; I, II ~расходные цистерны дизельного и тяжелого топлива соответственно

В обычных (открытых} системах топливоподготовки за счет выкипания легких фракций при 100-150°С и нормальном атмосферном давлении улетучивается приблизительно 1-2% топлива (иногда может составлять даже 7% по массе). Испытания проводились на топливе вязкостью 700 мм2/с при 50°С, подогретом до 160°С. При поступлении топлива из смесительного блока к бустерным насосам увеличивается образование пузырей в клапанах, всасывающих фильтрах, расходомерах вследствие непрерывного патент давления, что способствует возникновению кавитации в насосах и в трубопроводах. В случае чрезмерного газообразования бусгерные насосы не обеспечивают постоянного давления, что может нарушить работу ТНВД и форсунок, а следовательно, и дизеля.

Чтобы все фракции топлива находились в жидком состоянии при всех рабочих температурах (130-150C), давление поддерживается равным 0,4-0,5 МПа с помощью marram регулирования давления, Газотделитель 5 использует циклонный принцип работы и предназначен для лучшего перемешивания топлива и отвода через выпускной клапан 7 в цистерну тяжелого топлива избыточных газов, образующихся при движении топлива. На панели управления имеется индикатор работы выпускного клапана, управляемого с помощью поплавка. Статический смеситель 8 обеспечивает гомогенное смешение поступающего в бустерный блок топлива.

Устройства и агрегаты топливной системы низкого давления

Для создания нормальных условий перекачки, сепарирования и обеспечения требуемой вязкости топлива оно подогревается в топли во подогревателях кожу – хотрубного или пластинча того типа. В кожухотрубном подогревателе используются U-образные трубки или штыкового типа.

Достоинством подогревателей с прямыми трубками является возможность легкой очистки от загрязнений механическим путем с последующей продувкой и промывкой трубок. Недостатком нагревателей с Ll- образными трубками является более высокая начальная стоимость и трудность очистки, что ограничивает их применение. В качестве греющей среды в основном используется паранамического смешивания топлив применяют гидродинамические сирены.

Важным параметром в процессе подогрева топлива является его вязкость, которая должна быть правильно выбрана и поддерживаться постоянной на различных режимах работы дизеля. Это способствует повышению экономичности дизеля, улучшению работы топливной аппаратуры, уменьшению нагарообразования и износа деталей ЦПГ, ТНВД и форсунок.

Насосы топливоподкачивающие и перекачивающие

В топливных системах судовых дизелей применяются топливоподкачивающие и перекачивающие насосы. Первые должны обеспечить непрерывное поступление топлива постоянного давления в насосы высоко- i о давления, вторые – предназначены в основном для перекачки топлива на судне, с судна на другие объекты или служат в качестве резервных.

Топливоподкачивающие и топливоперекачивающие насосы используются в основном шестеренного и винтового типа.

Шестеренные насосы просты по конструкции, надежны и удобны в эксплуатации, имеют невысокую стоимость, небольшие габариты и массу. Выпускаются насосы производительностью от 0,2 до 200 м3/ч при давлении до 3,5 МПа в одной ступени, с частотой вращения до 3 тыс. мин-1. В судовых условиях в зависимости от мощности установки производительность насосов редко превышает 50~60 м/ч при давлении 0,5 МПа. КПД этих насосов колеблется в пределах 50~74%. Всасывающая способность достаточно высока, но уступает поршневым. Изменение напора, которое может иметь место в судовых дизельных установках (СДУ), незначительно меняет подачу. Однако производительность быстро падает с ростом сопротивления на всасывании. Насосы приводятся во вращение от электродвигателя или от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Недостатком шестеренных насосов является пульсирующая подача, вызывающая вибрацию трубопроводов, довольно высокий уровень шума (82-85 дБ у нового насоса и 95-100 дБ при значительном износе). Малые зазоры между зубьями шестерен не допускают перекачки сильно засоренных жидкостей.

Сепараторы, схемы их включения и автоматического управления

В сепараторах используется принцип расслоения жидкостей различных плотностей или жидкости и взвешенных в ней частиц под действием центробежных сил, возникающих при вращении барабана. Для создания центробежного поля при очистке жидкости применяют аппараты двух типов: неподвижный – гидроциклон, в котором поток жидкости вращается и неподвижном корпусе цилиндрической, цилиндроконической или конической формы, и вращающийся – центрифуга, ротор которой вращается вместе с жидкостью. Центрифугу, имеющую ротор с пакетом конических тарелок, обычно называют тарельчатым центробежным сепаратором Подобные устройства наиболее широко распространены на морском флоте для очистки топлив и масел.

В тарельчатой центрифуге жидкость, введенная в ротор по центральной внутренней трубе, движется к периферии пакета конических тарелок, которые делят поток в роторе на ряд тонких слоев. В результате путь осаждения механических частиц и глобул воды становится короче и процесс осаждения ускоряется.

Эффективность очистки жидкости в тарельчатой центрифуге повышается с увеличением максимального радиуса тарелок. Однако увеличение так ограничено диаметральным размером ротора, так как при max равном внутреннему радиусу ротора, на его стенках не остается места для бора шлама, и грязеемкость центрифуги в этом случае будет очень маленькой.

Очистка высоковязких топлив в сепараторах может осуществляться в режиме пурификации или кларификации в зависимости от содержания в топливе воды. Режим пурификации обеспечивает непрерывное удаление из топлива воды и постепенное накопление в барабане сепаратора механических примесей, выброс которых в грязевую емкость производится периодически. Режим кларификации предусматривает после очистки высоковязкого топлива сепаратором в режиме пурификации дополнительную очистку от оставшихся механических примесей, которые скапливают я в барабане и по мере заполнения его грязевой полости выбрасывают – я в грязевую цистерну.

Обычно для очистки топлива используется, по меньшей мере, два сепаратора, устанавливаемых последовательно (рис. 9, а) и параллельно (рис. 9, б). При сепарации остаточных сортов топлива в случае досточной производительности каждого сепаратора самая эффективная "листка обеспечивается при последовательном расположении сепараторов, работающих в режиме пурификации и кларификации.

Каждый сепаратор по своей производительности должен быть способен очищать все количество топлива, потребляемого двигателем, не превышая величины потока, рекомендуемой заводом-изготовителем.

Если производительность установленного сепаратора низкая (для данной вязкости используемого топлива) и если устанавливается более одного сепаратора, то для обеспечения меньшей скорости потока рекомендуется параллельная работа. Производительность, при которой за установленное время будет сепарироваться из топлива максимальное количество примесей, является оптимальной.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 9 – Схема сепараторов

По принципу очистки барабана от грязи сепараторы делятся на две группы: несамоочищающиеся, из которых накопившуюся в барабане грязь удаляют вручную, для чего требуется остановка и разборка сепаратора, и самоочищающиеся, из которых грязь удаляется автоматически под действием центробежных сил на ходу сепаратора во время открытия барабана.

3.3 Предварительная обработка и подача топлива к дизелям

Для обеспечения надежной работы топливной аппаратуры судовых дизелей топливо проходит предварительную обработку, заключающуюся в отстаивании, сепарировании, Фильтрыции, подогреве тяжелого топлива, а иногда и предусматривающуюся химическую, гидродинамическую, магнитную и другие методы. После предварительной обработки топливо подается к дизелям. Особое внимание предварительной очистке уделяется при использовании в дизелях тяжелых топлив. [13]

Наиболее широко распространены традиционные способы обработки топлива на судах, предусматривающие очистку его от механических примесей и воды путем использования:

1. гравитационных сил (отстаивание в емкостях);

2. центробежных сил (обработка с помощью центрифугирующих устройств – сепараторов);

3. полупроницаемых (фильтрующих) материалов (обработка в филь трующих устройствах);

4. гомогенизаторов, разрушающих сгущения и агломераты.

Отстаивание топлива

На механические частицы и глобулы воды, находящиеся в жидкости, действуют гравитационная сила (сила тяжести) и выталкивающая (архимедова) сила, направленная в противоположную сторону. Если в результате взаимодействия этих сил наблюдается выпадание взвешенных частиц в осадок, это явление можно использовать для очистки топлива от механических загрязнений и воды. Такой процесс получил название отстаивания, или седиментации. Отстаивание топлива производится в специальных цистернах, а воду и осевшую грязь удаляют снизу через спускной кран.

Отстаивание – это наиболее простой метод очистки нефтяных топлив от загрязнений при условии достаточного различия в значениях плотности загрязнений, воды и нефтяного топлива. Осаждение механических примесей в гравитационном поле жидкости происходит под действием собственного веса и подчиняется законам падения тел малого размера в среде, оказывающей сопротивление их движению.

Как известно, вязкость топлива может меняться в широком диапазоне и является тем показателем, на который можно влиять в процессе эксплуатации на борту судна путем подогрева.

Расчеты показывают, что время осаждения механических примесей одинакового размера в мазуте, имеющем вязкость 20°ВУ при 50°С, примерно в 12-15 раз больше, чем в дизельном дистиллятном топливе. Аналогичны соотношения и для времени осаждения глобул воды, если только частицы воды не образуют стойкой водотопливной эмульсии. В последнем случае даже при малой вязкости топлива осаждения водяных глобул не происходит. Естественно, что при спокойном состоянии цистерны качество очистки выше. Если в стационарных установках создать благоприятные условия для отстаивания не представляет особых трудностей, то на судне сложнее выполнить все эти требования, и поэтому качество очистки значительно ниже.

Процесс отстаивания дизельного топлива происходит довольно быстро, в то время как отстаивание тяжелых высоковязких топлив протекает медленно и не всегда удовлетворительно. Этому мешает высокая вязкость топлива. Для ее снижения топливо в цистерне подогревают паровыми змеевиками до 70°С, если температура вспышки топлива выше 85°С. При меньших значениях tBcn во избежание пожара температура подогрева не должна превышать (tBCn – 15°С). Это условие выбора максимально допустимой температуры подогрева топлив распространяется для всех видов подогревателей, сообщающихся с атмосферой.

Температурный режим в отстойной цистерне должен носить стабильный характер без резких колебаний температуры, в противном случае возникающие конвективные токи будут препятствовать процессу осаждения. Большинство тяжелых топлив содержат значительные количества асфальтосмолистых соединений, обладающих высоким поверхностным натяжением, что способствует образованию стойких водотопливных эмульсий и тем самым препятствует выпаданию воды в осадок. Прочность эмульсии бывает настолько высока, что она не разбивается даже в сепараторах, и вода остается в виде глобул, окруженных прочной оболочкой из топлива. В этом случае рекомендуется применять антиэмульгирующие присадки к топливу или оставлять воду в топливе, если ее содержание не превышает 3% (морская) и 5% (пресная). Но перед подачей обводненного топлива в дизель необходимо прогнать его несколько раз насосом по замкнутому контуру, что уменьшает размер глобул воды до 15-20 мкм.

Отстаивание эффективно только при использовании топлив невысокой вязкости (12-20 мм2/с), причем его эффективность зависит от высоты столба топлива и марки топлива. Например, для экспортного мазута М2,0 при температуре подогрева 60°С обеспечивается вязкость 45 мм2/с. Следовательно, при уровне топлива в цистерне 3 м эффективность отстаивания при длительности 24 ч составит по воде о = 0,25, по механическим примесям о = 0,1. Эффективность отстаивания невозможно получить более о = 0,35 по воде и о = 0,2 по механическим примесям из-за ограничения по температуре подогрева топлива. [28]

Эффективность отстаивания – это отношение разности между количеством механических включений (воды) до и после отстаивания к количеству включений до отстаивания.

Сепарирование топлива

Сепарирование топлива осуществляется в сепараторах, действие которых основано на отделении механических примесей и воды благодаря центробежным силам, возникающим из-за большой частоты вращения барабана. [28]

С точки зрения рабочего процесса дизеля, при обеспечении подогрева топлива, перевод среднеоборотных двигателей на высоковязкие топлива, содержащих большие количества загрязняющих примесей, малопригодны. Особенные трудности возникают при использовании таких сепараторов для очистки топлив, склонных к выделению асфальтосмолистых соединений.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 10 – Номограмма отстаивания топлива (а) и зависимость периода между очистками барабана от содержания смеси

В современных сепараторах самоочищающегося типа периодическая очистка осуществляется автоматически, путем промывки горячей водой и сброса шлама в грязевую цистерну. Период между разгрузками барабана устанавливается опытным путем. Сигналом о необходимости разгрузки

может служить появление водотопливной эмульсии в смотровом окне сливного патрубка, вызываемое заполнением грязевой полости барабана и вытеснением водяного затвора.

Сепараторы в зависимости от настройки могут работать в режимах кларификации (отделение механических примесей) и пурификации (разделение топлива и воды с одновременным отделением механических примесей).

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 11 – Принцип центробежной очистки топлива в сепараторе, настроенном на режим пурификации, и схема действия сил

Принцип действия сепаратора состоит в следующем: загрязненное топливо насосом сепаратора подается через подогреватель и ограничитель производительности в центральный канал барабана (рис. 11). По нему топливо поступает вниз, через распределительные отверстия А в конических тарелках попадает в зазор между ними, направляется к центральной трубе, поднимается по ней вверх и выходит из сепаратора. Отделение загрязняющих примесей осуществляется в зазорах между тарелками (дисками). Каждая частица, отличающаяся по плотности отсепарируемого топлива, подвергается действию двух сил С и D. Центробежная сила С, зависящая от частоты вращения барабана и массы частицы (ее размера и плотности), стремится отбросить частицу к периферии барабана. Ей препятствует сила вязкого трения D, стремящаяся увлечь частицу вслед за потоком топлива. Сила D зависит от скорости движения топлива и его вязкости, на которые можно воздействовать, меняя производительность сепаратора и температуру подогрева топлива.

Для эффективной работы сепараторов предпочтительно выполнять следующие мероприятия:

1. оптимально подбирать пропускную способность сепаратора;

2. поддерживать температуру сепарации в пределах 2°С с помощью автоматического регулирования подачи пара на подогреватель;

3. оптимизировать режим работы сепараторов

4. избегать дросселирования и рециркуляции топлива перед сепарацией.

Следует иметь в виду, что при сепарации тяжелых топлив помимо снижения содержания в них механических примесей, воды и золы, как правило, наблюдается повышение температуры вспышки и снижение температуры застывания.

Отмечен несколько необычный факт: при более высоком подогреве топливо меньше очищается от механических примесей (несмотря на одновременное возрастание количества отложений в грязевой камере сепаратора). Это можно объяснить повышением интенсивности окисления углеводородов с образованием смол при высокой температуре топлива.

Несмотря на широкое распространение на судах схемы двухступенчатой сепарации тяжелых топлив с концевым кларификатором, незначительная эффективность его работы показывает сравнительно невысокую рациональность такой схемы

Результаты выполненных в последние годы исследований позволили установить, что при наличии на судне двух сепараторов параллельное их включение (в режиме пурификации) обеспечивает лучший эффект очистки тяжелого топлива, чем последовательное.

Подогрев топлива

Для хорошего распыливания топлива его следует подогревать перед впрыском. Необходимая температура подогрева зависит от относительной вязкости применяемого топлива. Поэтому важным моментом в подготовке топлива к сжиганию является обеспечение необходимой вязкости. Если для дизельных топлив необходимость в подогреве для снижения вязкости отпадает, то для тяжелых топлив предварительный подогрев в паровых или электрических подогревателях является обязательным условием их подготовки, так как только этим путем можно достигнуть требуемой вязкости Влияние вязкости и сжимаемости на характеристику впрыска в зависимости от конструкции топливной аппаратуры различно, но во всех случаях оно в той или иной мере отражается на качестве распыливания и последующего сгорания топлива. Вязкость, определяемая силами внутреннего сцепления топлива, и силы его поверхностного натяжения оказывают непосредственное влияние на распад вытекающей из форсунки струи топлива. Эти силы стремятся удлинить сплошную часть струи и тем самым сохранить ее целостность, поэтому с их увеличением (а это возможно при снижении температуры топлива) длина сплошной части струи растет, а тонкость распыливания снижается. [29]

Опытным путем установлено, что оптимум вязкости топлив для дизелей лежит в пределах 12-20 мм2/с. Это значение вязкости и должно быть обеспечено соответствующим подогревом топлива перед его использованием. Контроль за заданной вязкостью и управлением подогревателем осуществляет встраиваемый в систему топливоподачи автоматический регулятор вязкости – вискозиметр. За ним устанавливают фильтры тонкой очистки с тонкостью отсева 6-15 мкм.

Чтобы предотвратить остывание топлива в системе топливоподачи, все трубы изолируются и снабжаются паровыми спутниками или обвиваются электронагревательными элементами, а смесительная цистерна снабжается паровым змеевиком. Кроме того, при кратковременной остановке двигателя циркуляционные насосы должны продолжать работать, поддерживая циркуляцию горячего топлива в замкнутом контуре.

Опыт эксплуатации показывает, что вязкость топлива, измеряемая перед топливным насосом, не является строго определенным параметром и поэтому допускаемая величина вязкости может быть до 20 сСт за подогревателем, а температура подогрева топлива не должна превышать 150°С.

В случае, если топливные трубопроводы имеют подогреваемые участки, следует остерегаться перегрева труб при переходе на дизельное топливо и при работе на дизельном топливе. В этих условиях слишком интенсивный подогрев трубопроводов может настолько снизить вязкость топлива, что появится опасность перегрева топливных насосов и последующего заедания плунжера и повреждения уплотнений в системе.

Во время стоянки двигателя для циркуляции подогретого тяжелого топлива не требуется такой низкой вязкости, которая рекомендована для впрыска. Поэтому для экономии энергии температуру подогрева можно снизить примерно на 20°С, чтобы обеспечить вязкость топлива около 30 сСт.

Если двигатель был остановлен на тяжелом топливе, и если тяжелое топливо прокачивалось при пониженной температуре во время стоянки, подогрев и регулировка вязкости должны быть выполнены приблизительно за один час до запуска двигателя, чтобы получить требуемую вязкость.

Переводить дизель с топлива одного сорта на другой следует осторожно, предварительно снизив его нагрузку до 75% полной. При переходе с дизельного топлива на тяжелое дизельное топливо необходимо постепенно, со скоростью 2°С/мин подогреть до 60-80°С. При этом во избежание заклинивания прецизионных элементов топливовпрыскивающей аппаратуры вязкость топлива не должна упасть ниже 2 мм2/с. Температура тяжелого топлива в расходной цистерне должна снижаться, и к моменту переключения она не должна быть выше температуры дизельного топлива более чем на 25°С (60-80°С). При переходе с тяжелого топлива на дизельное необходимо перекрыть пар на подогреватель и, когда температура топлива в нем упадет до значения, превышающего температуру дизельного топлива в расходной цистерне на 25°С, переключить клапан на подачу и систему дизельного топлива. Если температура дизельного топлива была ниже 50°С, его необходимо предварительно подогреть. При наличии рециркуляционной цистерны нагрузка дизеля при смене топлива может не снижаться.

Фильтрация топлива

Износ прецизионных пар топливоподающей аппаратуры зависит как от абразивных свойств механических примесей топлива, так и от размеров частиц. Исследования показывают, что наибольший износ вызывают частицы загрязнений размером 6-12 мкм. Более крупные частицы не могут сразу пройти в зазоры и, таким образом, оказывают меньшее абразивное действие. Следовательно, основным техническим требованием к Фильтрым тонкой очистки является обеспечение отсева частиц не крупнее указанных наиболее опасных размеров. Поэтому наряду с сепарацией в комплекс топливо-обработки входит фильтрование топлива с использованием фильтров грубой и тонкой очистки. Фильтры грубой очистки устанавливают перед всеми насосами (топливоперекачивающими, подкачивающими насосами сепараторов, бустерными и циркуляционными), в целях предупреждения их повреждения при попадании крупных частиц Фильтры тонкой очистки устанавливают непосредственно перед дизелями для защиты прецизионных элементов топливной аппаратуры от частиц механических примесей, не задержанных в сепараторе. [29]

Принцип действия Фильтры основан на отделении от нефтепродукта загрязняющих примесей при его пропускании через фильтрующую перегородку, размеры ячеек которой меньше размеров отфильтровываемых частичек. Наибольший размер частиц загрязнений, пропускаемых фильтром, определяет тонкость отсева. По этому показателю имеются три группы фильтров очистки топлива:

1. предварительной – для предохранения топливной системы от попадания случайных крупных загрязнений (фильтры перед топливоперекачивающими насосами);

2. грубой – для удаления из топлива частиц, размером более 40 мкм;

3. тонкой – для удаления примесей, размерами более 6–15 мкм, а при применении бумажных элементов – более 4~5 мкм.

Фильтр характеризуется также коэффициентом очистки и степенью Фильтрыции, которая представляет собой отношение массы удаленных примесей к ее первоначальному значению: кф = (G0 ~ GOCT) /G0, (где G0CT – масса примесей, оставшихся в прошедшем Фильтрыцию продукте).

На судах применяют фильтры и самоочищающиеся Фильтрыционные установки. В зависимости от принципа действия фильтрующие элементы могут быть поверхностными либо объемными (емкостными).

В поверхностном фильтре топливо очищается путем осаждения примесей на поверхности элементов, кромках ячеек или щелей. В качестве фильтрующего материала используют сетку, листовую бумагу (фильтры ТФ), ткань либо фильтрующий элемент образуется пластинками, витками проволоки или ленты (щелевые фильтры).

В объемном фильтре нефтепродукт пропускается через фильтрующий материал, содержащий множество каналов и пор, в которых и откладываются загрязняющие примеси. Для изготовления объемных элементов используют фетр, древесноволокнистые материалы, металлокерамику, пористую бронзу. Объемные фильтры в отличие от поверхностных способны удерживать большое количество грязи, имеют более высокий коэффициент Фильтрации и не способны к внезапному засорению.

Изучение эффективности средств очистки топлива позволило установить, что тонкость отсева примесей фильтрующими элементами из фетра составляет в среднем 15–20 мкм, элементами из тонкошерстного войлока 20-25 мкм. Наибольшую тонкость отсева обеспечивает бумага, которая в зависимости от сорта и от способа обработки может задерживать частицы загрязнений размером от 10-13 до 2-3 мкм. Поэтому элементы из бумаги (обычно из кренированной, пропитанной синтетическими смолами для придания водостойкости и жесткости) находят широкое применение в Фильтрых тонкой очистки, в которых фильтрующие элементы вы полнены в виде сжатой гармошки. Малый срок службы любых фильтрующих элементов из-за интенсивного забивания асфальтосмолистыми со единениями при Фильтрыции тяжелых топлив, невозможность отделения воды, необходимость в ручной очистке – послужили серьезным препятствием к использованию подобных фильтров на современных судах. На смену им пришли самоочищающиеся Фильтрыционные установки, имеющие по сравнению с сепараторами существенные достоинства: малые энерго- и трудозатраты на обслуживание, возможность автоматизации; простоту конструкции, более высокую надежность в работе; независимость процесса очистки от разностей плотностей топлива и удаляемых из него частиц механических примесей; меньшие потери горючей массы.

В некоторых конструкциях Фильтрыционных установок предпринята попытка отделения от топлива воды благодаря водоотталкивающей пропитке фильтрующих материалов. Однако опыт показал, что по мере загрязнения водоотталкивающая способность Фильтры ухудшается. На судах распространены Фильтрыционные установки с постоянными фильтрующими элементами поверхностного типа (сетчатые, щелевые) с периодической автоматической самоочисткой методом противотока.

4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

Техническая эксплуатация топливной аппаратуры

Во время эксплуатации двигателя элементы топливной аппаратуры подвергаются износу. Увеличение износа сверх допустимого приводит к неисправной работе деталей, участвующих в подаче и распыливании топлива. Кроме неисправностей, вызываемых естественным износом, могут возникнуть неполадки, вследствие неумелого и небрежного обслуживания и несоблюдения правил технической эксплуатации. Наконец, частично неисправности могут быть вызваны дефектами изготовления топливной аппаратуры – нарушением технологических условий и реже – дефектами конструкции. Причинами неполадок в работе бывают неправильные сборка топливной аппаратуры и монтаж ее на двигателе. [27]

Неисправности в работе элементов топливной аппаратуры вызывают нарушение нормальной работы двигателя, что сопровождается повышением расхода топлива, потерей мощности, дымным выхлопом, закоксовыванием поршневых колец и т.п. Нарушение нормального рабочего цикла может вызвать перегрев форсунки, а это, в свою очередь, явится причиной других неполадок.

Необходимо также отметить, что вследствие применения загрязненного или обводненного топлива, естественный износ деталей топливной аппаратуры резко увеличивается, становится больше допустимого, и аппаратура быстро выходит из строя.

Дефекты в работе топливной аппаратуры чаще всего являются следствием несоблюдения элементарных правил эксплуатации по предохранению топлива от загрязнения или по его очистке.

Под технической эксплуатацией топливной аппаратуры понимаются мероприятия по обеспечению ее нормального технического состояния, т.е. обслуживание во время ее работы, уход за ней, а также проведение ремонта. Надежная работа топливной аппаратуры судовых дизелей обеспечивается ее нормальным техническим состоянием, важнейшим средством улучшения которого являются бережный уход и образцовое обслуживание.

Правильно организованная система технической эксплуатации позволяет предусмотреть мероприятия, предупреждающие прогрессивное увеличение износа основных деталей, при котором нарушается нормальное протекание процесса впрыска топлива. Необходимо ряд операций по техническому уходу выполнять по плану в строго установленное время, с определенной периодичностью проводить профилактические (предупредительные) мероприятия по технической эксплуатации.

Ремонт топливной аппаратуры производят только по мере возникновения необходимости в нем, причем, как отмечалось выше, он сводится в основном к переборке топливной аппаратуры, замене изношенных или дефектных деталей и последующему регулированию.

Таким образом, можно установить три категории работ по технической эксплуатации топливной аппаратуры дизелей.

1. Обслуживание аппаратуры, наблюдение и уход за ней во время работы двигателя на судне.

2. Контроль и регулирование.

3. Ремонтно-монтажные и регулировочные операции.

Система организации технической эксплуатации топливной аппаратуры дизелей строится, таким образом, на разграничении операций текущих, профилактических и монтажно-регулировочных. Чередование этих операций зависит от типа дизеля, его топливной аппаратуры и условии эксплуатации Обслуживание топливной аппаратуры, наблюдение и уход за ней во время работы двигателя ограничиваются сравнительно небольшим объемом операций, которые состоят, в основном, в наружной очистке деталей, соблюдении необходимых мер, предохраняющих топливо от засорения, очистке и промывке топливных фильтров, устранении не плотностей в топливопроводах, смене масла в насосах и т.п. К числу работ, которые следует проводить на судне, относятся периодическая проверка регулирования форсунок или полная их замена запасными, а также замена топливных насосов или насосных секций, насос-форсунок и т.п.

Контроль и регулирование производят по определенному графику, причем не всегда предусматривается разборка таких агрегатов, как, на пример, топливный насос. Демонтированную с двигателя топливную аппаратуру промывают и подвергают испытанию на специальных стендах. У топливного насоса проверяют и регулируют момент начала подачи топлива отдельными насосными элементами и равномерность количества подаваемого топлива. Одновременно проверяют и регулируют различное вспомогательное оборудование Форсунки обязательно разбирают, промывают и регулируют.

Проверка и регулирование топливной аппаратуры

Нормальная работа топливной аппаратуры характеризуется бесперебойностью подачи топлива и хорошим его распыливанием в цилиндре. Существенно влияет на работу топливной аппаратуры и качество топлива (наличие или отсутствие воды и механических примесей, вязкость). От качества работы топливной аппаратуры зависят мощностные и экономические показатели двигателя. Наблюдение за работой топливной аппаратуры сводится к профилактике, испытаниями регулировке. [27]

Правилами технической эксплуатации определены сроки периодического контроля, а при необходимости восстановления и регулировки топливных насосов и форсунок. Так, осмотр и профилактику топливных насосов высокого давления крупных дизелей производят через 4 – 6 тыс. ч, а форсунок – через 600 – 1000 ч нормальной работы. У высокооборотных дизелей сроки соответственно в 2 – 3 раза меньше.

Существует несколько способов проверки плотности плунжерных пар непосредственно на двигателе. Для проверки необходим рычаг с длиной плеч 1:10 (короткий конец подводится под плунжер, к длинному прилагает усилие человек) и заглушка на форсуночную трубку. Вместо заглушки можно использовать гайку трубки высокого давления, отверстие в которой перекрыто сплошной прокладкой из отожженной красной меди.

Испытания заключаются в следующем. Регулирующий орган насоса устанавливают в положение максимальной подачи; на выходной штуцер насоса, с которого снята трубка высокого давления, устанавливают заглушку, а рычагам создают возможно большее усилие. Принято считать, что если не чувствуется значительного опускания нажимного рычага, то система достаточно герметична. Перед затяжкой заглушки из верхней части насоса следует удалить воздух.

Проверка проста и не требует больших затрат времени, но оценивает плотность пары насоса лишь приблизительно, так как одновременно с ней опрессовке подвергается (например, в насосах двигателей NVD) и впускной клапан.

Гидравлической плотностью плунжерной пары называют время движения плунжера под действием груза постоянной величины на определенном пути. Время указывают в паспортах насосов. Здесь же записано то время прохождения плунжера, которое является минимальным и свидетельствует о непригодности плунжерной пары к дальнейшей эксплуатации.

Проверка и регулировка топливной форсунки

Проверять работу форсунки можно при помощи топливного насоса, установленного на двигателе; или лучше на специальном стенде (рис. 12). [27]

Передвигая рычаг 1, действуют на плунжер насоса 2. Последний забирает топливо из бака 3 и, прокачивая его через тройник 4 и трубопровод 5, подает в форсунку 6. Перед проверкой открывают кран 7 и, передвигая рычаг, удаляют воздух из системы.

Форсунку, подлежащую осмотру и регулировке, разбирают на чистом и хорошо освещенном месте, промывают керосином или чистым топливом, обдувают сжатым воздухом и снова собирают. У форсунок, которые имеют регулируемый подъем иглы, регулировочный винт завертывают до упора, а затем отвертывают на часть оборота, обеспечивающую необходимый подъем иглы. Последнее указывается в инструкции по эксплуатации двигателя.

Снижение числа отказов топливной аппаратуры

Рисунок 12 – Приспособление для проверки форсунок.

Чтобы не смешать детали разных форсунок, рекомендуется разбирать и собирать их поочередно. При проверке надо соблюдать осторожность, так как попадание струи топлива на кожу рук вызывает долго незаживающую рану. Обтирать детали форсунки можно только салфетками из бязи или батиста.

Проверка отсутствия засорения отверстии в соплах. Форсунку закрепляют на стенде, удаляют из системы воздух, краном 7 (см. рис. 12) выключают манометр 8, под форсунку кладут бумагу и резко впрыскивают топливо. Если на бумаге прорванных мест или следов от струй топлива будет меньше, чем отверстий в распылителе, это означает, что часть отверстий засорена.

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.

Прочищать отверстия без разборки форсунки не разрешается, так как в этом случае грязь останется внутри форсунки.

Если диаметры отверстий сопла увеличились на 10 – 12% па сравнению с номинальным размером или отличаются друг от друга на ±5%, то сопла заменяют.

Проверка плотности пары игла – направляющая втулка. Плотность посадки иглы в ее направляющей проверяют следующим образом:

- пружину форсунки затягивают таким образом, чтобы давление открытия иглы соответствовало указанному в инструкции по эксплуатации двигателя или в его паспорте;

- создают давление в форсунке, несколько превышающее оговоренное инструкцией, и по секундомеру определяют время падения давления на 50 кгс/см2 от установленного;

- время, за которое давление упадет на 50 кгс/см2, указывается в инструкции по эксплуатации двигателя и должно быть не меньше 15 сек для новых распылителей и 5 сек для распылителей, бывших в употреблении.

При уменьшении плотности пары значительно увеличиваются протечки топлива через зазор во время работы двигателя. Нормальным (для новой форсунки) считается протечка топлива 1 – 4% количества топлива, поданного в цилиндр. Количество топлива, сливаемого из разных форсунок за одно и то же время, не должно различаться более чем на 50%.

При необходимости пару игла – направляющая заменяют запасной. Переставлять иглы в направляющих втулках не рекомендуется, так как эти детали очень точно (прецизионно) пригнаны друг к другу. При наклоне направляющей на 45° игла должна выходить из нее на 1/3 длины направляющей части под действием собственного веса при любом повороте вокруг своей оси.

Проверка и регулировка давления подъема иглы форсунки. Для проверки рабочего давления открытия иглы форсунки устанавливают на стенде (см. рис. 1) и насосом 2 создают давление топлива, контролируемое по манометру 9. Величина давления указывается в инструкции по эксплуатации двигателя и регулируется изменением силы натяжения пружины форсунки.

Отклонение величины давления открытия иглы форсунки от нормы допускается в пределах ±(5÷10) кгс/см2.

Проверка подтекания форсунки. Плотность притирки уплотняющего конуса (или торца) иглы проверяют медленным повышением давления топлива в форсунке, плавно передвигая для этого рычаг 1 (см. рис. 1). При давлении на 5 – 10 кгс/см2 меньше давления впрыска конец распылителя должен быть сухим.

Если форсунка подтекает, то слегка притирают иглу к ее седлу при помощи тонкой пасты ГОИ, разведенной на керосине. При притирке следят за тем, чтобы паста не попадала в зазор между иглой и ее направляющей. После притирки детали тщательно промывают в керосине или чистом топливе, обдувают воздухом и снова проверяют на отсутствие подтекания.

Проверка качества распыливания топлива. Во время подачи топлива форсунка должна давать резкий и четкий дробный впрыск с характерным резким звуком. Для удобства наблюдения за качеством распиливания рекомендуется направить форсунку на лист чистой бумаги. Следы топлива на бумаге должны быть одинаковой густоты и расположены на равном расстоянии от центра. Если форсунка не дает равномерного по окружности распыливания, ее разбирают, отверстия сопла прочищают тонкой мягкой проволокой.

При большой разработке сопловых отверстий увеличивается их суммарное сечение и нарушается правильная форма сверления, что вызывает снижение скорости выхода топлива из форсунки и, следовательно, ухудшает качество распыла. В этом случае обычно сопло заменяют запасным.

Неисправности форсунок, нагнетательных топливопроводов и их причины.

Неисправности форсунок и их распылителей составляют главную долю общего числа отказов элементов ТА и являются первой причиной остановок двигателя. [30]

Неисправности форсунок и их распылителей нетрудно обнаружить во время работы двигателя. Их признаками чаще всего служат появление дымного выхлопа на частичных нагрузках, падение мощности двигателя, стуки и повышение температуры отработанных газов.

Основные эксплуатационные неисправности форсунок можно раз бить на две категории.

1. Неисправности, происходящие вследствие применения некачественного загрязненного топлива. К ним относятся износы седла, иглы и уплотняющие конуса иглы, сопловых отверстий, поверхностей иглы и корпуса распылителя. Применение загрязненного топлива нарушает качество распыливания, а это, в свою очередь, приводит к перегреву форсунки, сопровождающемуся заеданиями иглы, а иногда и оплавлению металла сопла.

2. Неисправности, происходящие вследствие неправильной сборки топливной аппаратуры или неправильного ее монтажа на двигателе. В результате этого, появляются неплотности в соединительных деталях, перекосы, защемления иглы распылителя, закупорка топливоподводящих каналов и т.п.

В результате эксплуатационных неполадок форсунка теряет свои качества: нарушается четкость отсечки топлива, появляется подтекание, нарушаются герметичность и угол распыливания топлива, равномерное распределение топлива в камере сгорания, полностью прекращается впрыск топлива и т.д.

Основные неисправности форсунок нарушение герметичности запи рающего конуса распылителя; зависание и износ игл распылителей; падение давления начала впрыскивания, закоксовывание и износ распыливающих отверстий распылителя, ухудшение качества распыливания топлива Статистические данные по отказам показывают, что форсунки выходят из строя, в основном, в результате потери герметичности запирающего конуса распылителя и заклинивания игл в направляющих. Зависание игл присуще, главным образом, распылителям с низким качеством изготовления и происходит, как правило, в начальный период работы (до 300-500 ч).

Специальными испытаниями определяется количественное значение (например, весовое) утечек топлива для распылителей с различной характеристикой опрессовки.

Большой износ иглы форсунки и ее направляющей можно обнаружить по заметно увеличивающемуся количеству топлива, вытекающего из сливных трубок; при этом двигатель начинает работать неравномерно.

Не менее серьезен износ направляющей иглы. Сначала, при попадании в зазор прецизионной пары вместе с топливом мелких частиц грязи на полированных рабочих поверхностях появляются риски. При этом усиливается утечка через неплотности, и в зазор увлекаются все более и более крупные частицы. Износ может стать настолько большим, что нарушится необходимое уплотнение рабочих поверхностей и топливная система окажется разрегулированной. Подобный износ иглы и ее направляющей выводит их полностью из строя.

Герметичность или плотность соединения деталей форсунки также является существенным фактором правильной работы топливной аппаратуры двигателя. В современных закрытых форсунках должны быть достаточно плотно пригнаны не только игла распылителя в ее корпусе, но и ряд неподвижных деталей, соединенных без каких-либо прокладок, а только путем тщательной взаимной притирки.

Зависание иглы и износ сопла форсунки.

Кроме износов иглы, попадание твердых частиц с топливом приводит часто к заеданию (зависанию) иглы. Это является наиболее серьезным дефектом. Заедание иглы обычно полностью выводит из строя распылитель вследствие того, что при удалении иглы на ее рабочей поверхности и поверхности распылителя появляются глубокие зазоры.

Признаком зависания иглы является повышение температуры выпускных газов данного цилиндра и нагрев форсуночного топливопровода. Игла зависает чаще всего, вследствие плохой очистки топлива или его обводнения (после приема балласта в танки). По опытным данным обводнение топлива морской водой является определяющим фактором в развитии процесса коррозии элементов ТА, вообще, и особенно игл форсунок, работающих при высоких температурах. На иглах вначале появляются коричневые пятна, затем они темнеют, объединяясь в сплошное черное поле. После почернения иглы зависание ее неизбежно.

Другими причинами зависания или заклинивания игл являются: излишний (или неравномерный) затяг форсунки в крышке цилиндра; чрезмерный обжим гайки распылителя или установка резиновых уплотнений большего, чем нужно, диаметра; нарушение режима охлаждения вследствие закоксовывания каналов при охлаждении топливом или забивание каналов накипью и продуктами коррозии при охлаждении водой.

Международная конвенция по подготовке моряков и несении вахты 1978 года (ПДMHB-78) с поправками. Требования в отношении машинной команды [13]

Компетентность.

Несение вахты в машинном отделении.

Знания, понимание и профессионализм.

Глубокое знание принципов несения ходовой машинной вахты, включая:

1 обязанности, связанные с приемом и сдачей вахты;

2 обычные обязанности, выполняемые на судах во время несения вахты;

3 ведение машинного журнала и значение снимаемых показаний приборов;

4 обязанности, связанные с передачей вахты.

Процедуры безопасности и аварийные процедуры; переход от дистанционного/ автоматического к местному управлению всеми системами

Меры безопасности, которые должны соблюдаться во время несения вахты, и немедленные действия, которые должны предприниматься в случае пожара или инцидента, в особенности затрагивающие топливные и масляные системы.

Компетентность.

Эксплуатация главных и вспомогательных механизмов и связанных с ними систем управлении.

Знания, понимание и профессионализм.

Основы конструкции и принципы эксплуатации механических систем, включая:

1 морские дизели

2 морские паровые турбины

3 морские газовые турбины

4 морские котлы

5 валопроводы, включая винты

6 другие вспомогательные механизмы, включая различные насосы, воздушные компрессоры, генераторы, опреснители, теплообменники, кондиционеры воздуха и системы вентиляции

7 рулевое устройство

8 системы автоматического управления

9 поток жидкости и характеристики смазочных масел, жидкого топлива и систем охлаждения

10 палубные механизмы

Процедуры эксплуатации механизмов двигательной установки в обычных и чрезвычайных ситуациях, включая системы управления.

Подготовка к работе, эксплуатации, обнаружение неисправностей и необходимые меры по предотвращению повреждений следующих объектов:

1 главного двигателя и связанных с ним вспомогательных механизмов

2 паровых котлов и связанных с ними вспомогательных механизмов и систем пароснабжения

3 двигателей вспомогательных механизмов и связанных с ними систем

4 других вспомогательных механизмов, включая системы рефрижерации, кондиционирования воздуха и вентиляции.

Компитентность

Эксплуатация топливной системы, смазочного масла, балластной и других насосных систем и связанных с ними систем управления.

Знания, понимание и профессионализм

Эксплуатационные характеристики насосов и систем трубопроводов, включая системы управления.

Эксплуатация насосных систем:

1 обычная работа с насосами

2 эксплуатация льяльной, балластной и грузовой насосной системы

Требования к нефтеводяным сепараторам (или подобному оборудованию) и эксплуатация.

Требования Российского Речного Регистра [21]

Топливные насосы высокого давления главных двигателей должны быть оборудованы устройствами для быстрого прекращения подачи топлива в любой цилиндр двигателя. Исключения допускаются для двигателей с диаметром цилиндров не более 180 мм, оборудованных топливными насосами блочного типа.

Топливные трубопроводы высокого давления должны изготавливаться из стальных бесшовных толстостенных труб без сварных или паяных промежуточных соединений.

Топливная система на двигателе должна допускать возможность ручной прокачки трубопроводов высокого давления.

Трубопроводы высокого давления должны быть расположены в местах, доступных для наблюдения и быстрой замены, и надежно закреплены.

Топливные трубопроводы высокого давления судовых двигателей должны быть защищены с целью предотвращения попадания топлива при разрыве трубопровода на двигатель, а также на окружающее его оборудование. При этом на двигателях должны предусматриваться соответствующие устройства для отвода утечек топлива и сигнализации о повреждении топливопровода.

Должны быть предусмотрены трубопроводы слива утечек топлива в специальные емкости. Следует принять меры к тому, чтобы утечное топливо не попадало в систему смазывания.

Список использованных источников:

1. Александров А.В. Судовые системы. Л., "Судостроение", 2011.

2. Положение о классификации судов внутреннего и смешанного (река – море) плавания. Правила освидетельствования судов в эксплуатации (ПОСЭ)

3. Безруков Ю.В. Техническая эксплуатация судов смешанного плавания. М.Транспорт 2011.

4. Бронштейн Д.Я. Устройство и основы теории судна. Л: Судостроение, 2013

5. Будов В. М. "Судовые насосы: Справочник" – Л. Судостроение, 2011

6. Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые двигатели и их эксплуатация. -М.: Транспорт, 2012.

7. Возницкий И.В. Топливная аппаратура судовых дизелей М.: Моркнига, 2007

8. Гогин А.Ф Судовые Дизели М.Транспорт 2011

9. Держилов Ф.С., Харитонов В.Д., Ботштейн Б.Х. Технология судоремонта, учебник для мореходных училищ, 3-е изд., перераб. и дополн. – М.: Транспорт, 2011

10. Зарецкий В.Н., Лесовой В.А. Эксплуатация судовых устройств и корпуса. – М.: Транспорт, 2013.

11. Колесников О.Г. Судовые вспомогательные механизмы и системы. М., "Транспорт", 2013

12. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 2011.

13. Международная конвенция о подготовке моряков и несении вахты 1978г (ПДНВ-78) С поправками. Санкт-Петербург "ЦНИИМФ" 2011г

14. Онасенко В.С. Судовая автоматика. – М.: Транспорт, 2013.

15. Пахомов Ю. А. и др. Топливо и топливные системы судовых дизелей. – М.: РКонсульт, 2004

16. Правила технического наблюдения за постройкой Е.Л. судов и изготовлением материалов и изделий (ПТНП) Москва 2014

17. Правила Российского Речного Регистра, М. Марин Инжиниринг-Сервис, 2012

18. Правила техники безопасности на судах морского флота, РД 31.81.10-91., М. Мортехинформ реклама, 2012. 25.Архангельский В.С., Крескул М.К. Организация и технология судоремонта, Л. Судостроение, 2014.

19. Правила технической эксплуатации судовых технических средств и конструкций. РДЗ1.2130-97 Санкт-Петербург "ЦНИИМФ" 2012г

20. Пушнин В.П. Эксплуатация центробежных насосов общесудовых систем. Новосибирск, НИ 2011

21. Российский Речной Регистр. Правила. В 4-х томах.- М.: Российский Речной Регистр, 2008

22. Сергиенко Л.И., Миронов В.В. Электроэнергетические системы морских судов. – М.: Транспорт, 2012.

23. Смирнов Н.Г. Теория устройства судна: М; транспорт, 2012.

24. Федоров М.В. Организация и технология судоремонта. – М.: Транспорт,2012.

25. Чиняев И.А. Судовые вспомогательные механизмы. М. Транспорт, 2012

26. Шиняев Е.Н. и др. Судовые вспомогательные механизмы. – М.: Транспорт, 2011.