Меньшая масса (снижается в 2-3 раза) - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Некоторые величины в физике, механике и других науках полностью определяются... 1 50.81kb.
Урок №27, 28 «Регуляция дыхания. Болезни органов дыхания» 1 20.13kb.
Общее количество акад часов: 64-144 ак час Время 1 55.73kb.
Семинару «Интенсивная терапия и анестезия при эндокринных и метаболических... 1 35.86kb.
Может ли масса превращаться в энергию 1 91kb.
Масса покоя электрона отдачи; λ и λ' длины волн 1 25.84kb.
Кемеровское отдельское казачье общество Сибирского войскового казачьего... 3 566.28kb.
Алгоритм решения задач по уравнению химической реакции Запомни 1 51.19kb.
Закон инерции Импульсом частицы называется произведение массы частицы... 1 70.4kb.
Задача. Какая масса хлорида железа (III) образу­ется при взаимодействии... 1 52.38kb.
S. Под кожу 0, 5 1 мл 1 2 раза в день взрослому 1 45.59kb.
5. тарифное регулирование в международной торговле 1 219.38kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
Меньшая масса (снижается в 2-3 раза) - страница №1/3

меньшая масса (снижается в 2—3 раза);

меньший габарит, что позволяет с помощью редуктора сосредоточить на одном валу мощность нескольких дизелей, равную мощности малооборотного дизеля; при этом потребуются меньшие размеры машинного отделения;



Таблица 3 Перспективные модели судовых малооборотных дизелей большой мощности

Фирма

Марка




















«Зульцер»

RND 105

105

180

8-12

2576(3500)

108

9,36

204 (150)

«Бурмейстер и Ванн»

K98FF

98

200

6-12

2576(3500)

100

10,5

208 (153)

МАН

KSZ 105/180

105

180

6—10

2650(3600)

102

10,2

212 (156)

«Фиат»

1060S

106

190

6—12

2944(4000)

106

11,1

208 (153)

«Мицубиси»

VE S85/160C

85

160

6-12

1692(2300)

125

9,12

208 (153)

«Сторк-Веркспур»

SW90/170

90

170

6—12

2208(3000)

115

10,8

208 (153)

«Гетаверкен»

DM960/ VOSV1900

96

190

6-12

2208(3000)

105

9,36

207 (152)

большая живучесть установки благодаря наличию 2—4 двигателей;

возможность получения более высокого к. п.д. винта благодаря большей свободе в выборе частоты вращения;

сокращение числа моделей дизелей, необходимых для флота, так как получение требуемой мощности может быть достигнуто путем подбора необходимого количества двигателей;

облегчение организации агрегатного ремонта, так как любой из двигателей благодаря небольшому габариту может быть легко демонтирован и заменен аналогичным из обменного фонда судо­ремонтного завода (СРЗ).

При оценке установок со среднеоборотными дизелями следует учитывать, что им присущи и недостатки:

меньший, по сравнению с малооборотными двигателями, моторесурс;

более низкая эксплуатационная надежность;

трудность использования тяжелых топлив;

повышенные затраты трудовых и материальных средств на техническую эксплуатацию;

усложнение установки и понижение к. п. д. передачи мощности на винт из-за наличия дорогостоящего редуктора и специальных муфт;

повышенная шумность в работе.

И все же, несмотря на недостатки, дальнейшее конструктивное совершенствование среднеоборотных двигателей позволит выдвинуть их в качестве серьезного конкурента малооборотных дизелей.

В дизель-редукторных установках используют четырехтактные и двухтактные двигатели с трубонаддувом рядного и V-образного исполнения с числом цилиндров 6—18, диаметром 300—500 мм, ходом поршня 450—650 мм и частотой вращения 400—600 об/мин на номинальном режиме. Цилиндровая мощность среднеоборотных дизелей в настоящее время достигла 736 кВт (1000 э.л.с.), что при 18-цилиндровом исполнении обеспечивает агрегатную мощность 13250 кВт (18000 э.л.с.).

В связи с высокими параметрами теплового процесса в среднеоборотных дизелях и повышением по мере совершенствования конструкции и технологии производства механического к. п.д. до 0,92 удельный расход топлива будет доведен до 200—204 г/кВт-ч (145—150 г/э.л.с-ч). Моторесурс среднеоборотных дизелей приближается к 50000 ч. Ежегодное производство среднеоборотных дизелей по суммарной мощности составляет 20—28% мощности всего мирового судового дизелестроения.

Основные характеристики новых моделей среднеоборотных дизелей приведены в табл. 4.

Дизель-электрические установки имеют главные агрегаты, состоящие из дизелей и приводимых ими в действие генераторов электрического тока.

От генераторов электрическая энергия передается гребным электродвигателям, непосредственно соединенным с гребными винтами. Гребные электродвигатели выполняют реверсивными.

Основными преимуществами дизель-электрических установок являются:

возможность установки быстроходных главных нереверсивных двигателей, непосредственно соединенных с электрогенераторами;

возможность изменения количества работающих двигателей для изменения скорости хода судна;

осуществление реверса при помощи электрических переключений, что позволяет двигателям в любых эксплуатационных условиях работать на постоянном режиме;

сравнительная простота схемы дистанционного управления установкой с мостика;

независимость расположения энергетической установки от гребных валов и возможность уменьшения длины валопровода;

возможность использования главных генераторов для получения тока, питающего вспомогательные механизмы.

К недостаткам электропривода относятся:

относительно низкий к. п. д. передачи (75—85%);

высокая строительная стоимость;

большая масса энергетической установки:

сложность оборудования, повышающая сложность эксплуатации.

Та блица 4 Перспективные модели судовых среднеоборотных дизелей

Двухтактные дизели

«Зульпер»

ZV30/38 ZV40/48

30 40

38 48

12—16 8-18

276(375) 435(591)

590

445


10,65 10,65

217(160) 216(159)

.«Мицубиси»

МТ-50

50

80

6—9

574(780)

225

9,9

213(157)

<Растон и Хорнсби»

АО

36,2

47

12—16

368(500)

450

10,54

207(152)




«Бурмейстер н Вайи»

U45H

45

54

8-18

405(550)

465

13,6

211(155)

МАН

VV52/55

52

55

10-18

736(1000)

430

17,9

204(150)

«Семт Пилстик»

РС-3

48

52

12—18

626(850)

460

17,9

208(153)

«Фиат»

L420SS

42

58

12—18

331(450)

330

13,1

212(156)

«УДАВ Юнайтед Дизель АБ»

UDABV

52

57

8—18

736(1000)

425

17,35

212(156)

«Мицубиси»

U50

56

62

8-18

736(1000)

380

17,5

208(153)

Примечание. У двухтактных дизелей «Зульцер» и «Мицубиси» расположение цилиндров рядное, у остальных дизелей — V-образное.

Дизель-электрические гребные установки применяют на судах специального назначения, которые по роду своей деятельности длительное время работают на переменных режимах.

§ 6. Комплектация установок вспомогательным оборудованием

Основным назначением вспомогательного оборудования энергетических установок является обеспечение работы главных двигателей.

Комплектация дизельной установки вспомогательным оборудованием должна обеспечивать эксплуатационную надежность и экономичность. Выполнение этого требования достигается одновременно двумя путями:

использованием надежных в эксплуатации конструкций судового оборудования;

резервированием вспомогательного оборудования.

Повышение надежности судового вспомогательного оборудования достигается путем совершенствования его конструкции, технологии изготовления, широкого использования высококачественных материалов и разработки методов эксплуатации, исключающих преждевременный износ и выход из строя ответственных узлов и деталей.

Резервирование предусматривает использование в обслуживающих системах дополнительного оборудования, предназначенного для замены отдельных единиц основного оборудования в случае выхода их из строя.

Количество единиц, входящих в резервное оборудование, должно обеспечить оптимальную комплектацию системы, при которой надежность установки будет достигнута с помощью минимального числа единиц вспомогательного оборудования. Это позволяет максимально снизить суммарную стоимость вспомогательного оборудования, затраты энергии на его привод и затраты на техническую эксплуатацию. Для современных судов этот вопрос особенно важен в связи с тем, что количество единиц вспомогательного оборудования и затраты на него возросли.

Причинами, вызвавшими увеличение числа единиц вспомогательного оборудования только по машинной установке, являются следующие:

внедрение турбо наддува, что повлекло за собой установку газотурбонагнетателей и системы их смазки (цистерны, теплообменники, насосы, фильтры);

использование тяжелого топлива, для чего потребовались система топливоподготовки (отстойные цистерны, перекачивающие насосы, подогреватели, сепараторы) и система подогрева;

• использование тепла отработавших газов для получения пара в утилизационных котлах (т. е. применение питательных насосов, конденсаторов отработавшего пара, циркуляционных и конденсатных насосов, турбогенераторов со своей системой смазки);

использование тепла охлаждающей воды, для чего нужны испарительные установки;

использование автоматических систем контроля и управления работой отдельных звеньев установки (а при комплексной автоматизации — всей установки) ;

механизация судовых работ.

Существуют и другие причины увеличения комплекта необходимого судового оборудования, связанные с усложнением систем общесудового назначения и улучшением бытовых условий экипажа.

Затраты на дополнительное оборудование полностью перекрываются экономическим эффектом от его использования, однако увеличение объема работ по технической эксплуатации установки и отсюда потребность в дополнительной рабочей силе заставляют искать пути для уменьшения числа вспомогательных механизмов.

Существует несколько способов резервирования: замещением, постоянно включенным резервом и скользящим резервом.

В схеме резервирования замещением (рис. 2, а) при отказе рабочего механизма 1 путем переключения в действие вступает резервный механизм 2.

В схеме с постоянно включенным резервом (рис. 2,6) работают оба механизма, но с частичной нагрузкой. При отказе одного механизма второй продолжает работать, беря на себя повышенную нагрузку.



При скользящем резерве (рис. 2, в) одновременно работают механизмы 1 и 3 каждый с частичной нагрузкой. При выходе из строя одного из них в действие вступает резервный механизм 2. Если откажут два любых механизма, третий остается в действии и работает с повышенной нагрузкой.

Выбор оптимального варианта резервирования вспомогательного оборудования в той или иной системе зависит от требуемой степени ее надежности. В этом смысле элементы энергетической установки можно разделить на три группы.

1. Постоянно обслуживающие главный двигатель во время его работы (оборудование систем: топливной, масляной, охлаждения пресной и забортной водой, сжатого воздуха, судовая электростанция).

Так как отказы перечисленного оборудования могут привести к остановке или аварии главного двигателя, от него требуется очень высокая степень надежности. В связи с этим элементы первой группы подлежат резервированию в основном способом замещения. Наиболее надежные из них (теплообменники, фильтры) работают с постоянно включенным резервом.

2. Периодически действующие во время работы главного двигателя (оборудование систем приема, перекачивания и сепарации топлива и масла, вспомогательная паросиловая установка и некоторые другие).

Отказы этого оборудования могут усложнить эксплуатацию, вызвать повышение износа главного двигателя, понизить его технико-эксплуатационные показатели, но не потребуют вывода двигателя из действия. Так как перечисленное оборудование работает не все время, в случае отказа его можно отремонтировать до того, как оно понадобится. Резервированию подлежат в основном топливные сепараторы и котельные установки танкеров (при этом резервируют несколько элементов одним). Остальное оборудование резерва не имеет.

3. Постоянно находящиеся в действии, но не определяющие надежность главных двигателей (оборудование систем утилизации тепла отработавших газов и охлаждающей воды). Выход из строя этого оборудования снижает экономичность установки, но не влияет на ее работоспособность, поэтому резервирование не применяется.

Особое место занимают пожарная, осушительная, балластная системы. Здесь оборудование всегда дублируется, так как неполадки могут лишить судовой экипаж средств для спасения судна.

Но не только рациональное резервирование способствует снижению затрат на вспомогательное оборудование. Правильный выбор технических характеристик судовой техники также снижает строительную стоимость, мощность на привод и средства на эксплуатацию.



§ 7. Взаимодействие главного дизеля с гребным винтом и корпусом судна

Главный судовой двигатель, соединенный с гребным винтом непосредственно или через передачу, работает в гидродинамическом комплексе: двигатель—винт—корпус. Все элементы этого комплекса, называемого пропульсивным или движительным, взаимосвязаны. Поэтому от совершенства каждого из элементов и правильного их сочетания зависят мореходные качества судна и в итоге его технико-эксплуатационные показатели.

Корпус должен иметь такие обводы подводной части, при которых сопротивление воды движению судна для заданных условий плавания и эксплуатационного режима будет наименьшим. В этом случае для достижения заданной скорости понадобится минимально необходимая для данных размеров судна мощность. Выбор минимально возможной мощности определяет наименьшие показатели расхода топлива, массы и стоимости установки, что позволяет получить максимальное значение полезной грузоподъемности судна.

Величина силы сопротивления воды движению судна R определяет буксировочную мощность Ng, которую необходимо затратить для того, чтобы обеспечить движение судна с заданной скоростью V,

Ng=R V/102 кВт. (1)
Однако для создания необходимого вращающего момента на гребном винте и его упора, обеспечивающего преодоление сопротивления воды движению судна при заданной скорости, к движителю должна быть подведена мощность Np, превышающая буксировочную,

Np = Mω/102кВт

Где: М — вращающий момент, подведенный к винту;

ω — угловая скорость вращения винта.

Это объясняется тем, что при преобразовании энергии, сообщаемой винту двигателем, в движущую силу (Pe=R) часть энергии неизбежно теряется в движителе, а кроме того, могут возникать потери, обусловленные взаимодействием винта и корпуса судна.

Потери энергии в движителе, рассматриваемом изолированно от корпуса судна, т. е. без взаимодействия корпуса судна с винтом, идут на закручивание потока жидкости вращающимся винтом и на преодоление сил внутреннего трения воды. Величина этих потерь зависит от того, насколько правильно спроектирован и изготовлен винт, и оценивается к.п.д. изолированного винта. К.п.д. определяется отношением мощности, требуемой для создания полезной движущей силы, к мощности, которую необходимо затратить для вращения винта.

Так как в действительности винт, расположенный в кормовой оконечности судна, при работе не изолирован от корпуса, а взаимодействует с ним, то условия работы винта изменяются.

Это взаимодействие разделяют на две части:

влияние корпуса на работу винта;

влияние винта на величину сопротивления воды перемещению в ней корпуса.

Влияние корпуса на работу винта проявляется в образовании попутного потока, изменяющего поступательную скорость движения винта относительно возмущенной судном воды по сравнению с его перемещением в спокойной воде.

При движении судна в воде вследствие действия сил внутреннего сцепления между молекулами слой жидкости, примыкающий к корпусу, увлекается им в направлении движения судна. Кроме того, в освобождаемое кормой движущегося судна пространство потоком устремляется вода.

В результате этого, попутного движению судна перемещения воды образуется так называемый попутный поток жидкости, который значительно изменяет условия работы винта.

Так как судно, идущее со скоростью v, сопровождается попутным потоком, то гребной винт встречает воду не со скоростью движения судна v, а уже с другой скоростью Vp, уменьшенной на величину скорости попутного потока ао. Поэтому скорость движения винта относительно воды с учетом влияния попутного потока определяется следующим выражением:

Vp =V—Δv (6)

Выражение скорости попутного потока в долях скорости судна называется коэффициентом попутного потока:

Теперь формулу (6) можно записать в виде

Vp=v(l-w). (8)

Величина коэффициента попутного потока колеблется в пределах 0,05—0,3 и зависит от геометрических размерений корпуса судна, размеров и числа винтов.

Таким образом, проектируя винт, который должен обеспечить судну скорость v, при расчете необходимо принимать скорость винта Vp.

Влияние винта на корпус судна проявляется в образовании силы засасывания, увеличивающей сопротивление воды движению судна. В процессе работы гребной винт, засасывая воду из-под кормы судна, отбрасывает ее назад, т. е. в сторону, противоположную движению судна. Это способствует уменьшению давления воды на кормовую часть судна.

Давление же в носовой его части остается неизменным. Образуется перепад давлений воды в носовой и кормовой частях судна, характеризуемый силой засасывания АР.

Если сопротивление воды движению судна при застопоренном винте и скорости v будет R, то упор, необходимый для преодоления этого сопротивления, называемый полезной тягой, должен составлять величину Р

При работающем винте под воздействием силы засасывания сопротивление возрастет н определится как

R+ΔP. (9) Тогда упор винта должен составить величину

P=R+ΔP, или Р=Р.+ΔР. (10)
Сила засасывания, выраженная в долях упора, называется коэффициентом засасывания:

Величина коэффициента засасывания зависит от формы кормовой оконечности судна, расстояния винта от корпуса, режима работы винта, числа винтов и лежит в пределах 0,02—0,3.

Таким образом, винт, проектируемый для судна со скоростью I», должен создать упор. Влияние взаимодействия между винтом и корпусом судна на величину потерь энергии, подведенной к движителю, оценивается коэффициентом влияния корпуса. Этот коэффициент является отношением буксировочной мощности, создающей действительную движущую силу в условиях взаимодействия винта и корпуса судна, к буксировочной мощности, необходимой для создания движущей силы при изолированном от корпуса винте:

Подставляя в это выражение значение nr, из формулы (4) и nk из формулы (1) и учитывая, что R=Pe, получим

Анализ этой формулы показывает, что увеличение силы засасывания увеличивает энергетические потери в движителе, а увеличение скорости попутного потока ведет к их снижению.

Коэффициенты w и t устанавливают экспериментально и в расчетах определяют по эмпирическим формулам.

Значения коэффициента влияния корпуса изменяются в зависимости от типа судна в пределах 0,9—1,2.

Сумма потерь мощности в движителе, определяемая особенностями его работы и взаимодействия с корпусом судна, оценивается пропульсивным к. п. д., который представляет собой отношение буксировочной мощности к мощности, подведенной к движителю.

Чем выше значение пропульсивного к.п.д. тем полнее использование мощности, подведенной к движителю, для создания полезной движущей силы.

Значения пропульсивного к. п. д. для различных типов морских судов лежат в пределах 0,3—0,7. Отсюда видно, что значительная часть подведенной к гребному винту мощности теряется и очень важны правильный расчет, проектирование и изготовление винта.

Учитывая, что к движителю должна подводиться мощность Np, можно установить требуемую эффективную мощность Ne главного двигателя.

Так как при передаче мощности от главного двигателя к гребному винту неизбежны потери мощности в зубчатой передаче от двигателя к валопроводу (при ее наличии в установке) и в подшипниках валопровода (упорном и опорных), то мощность двигателя Ne должна быть больше мощности Np на величину этих потерь. Потери мощности в передаче от двигателя к судовому валопроводу оцениваются к. п. д. передачи ŋn, который в зависимости от ее типа составляет: в зубчатом редукторе одноступенчатом — 0,97—0,99; двухступенчатом — 0,94—0,97; в гидромуфте — 0,95—0,97; в электромагнитной муфте—0,96—0,98.

Потери мощности в подшипниках валопровода оцениваются к. п. д. валопровода ŋв, который в зависимости от типа упорного и от числа опорных подшипников составляет 0,95—0,98.

Требуемая эффективная мощность двигателя равна

Ne = Np /ŋп ŋв

Для оценки величины мощности двигателя, которую удается преобразовать в буксировочную мощность, используют общий к. п. д. движительного комплекса судна ŋ0 = Ng/Ne

Величина ŋо для современных транспортных судов равна 0,5-0,7.

Из изложенного следует, что между корпусом судна, гребным винтом и главным двигателем в работе существует взаимосвязь, нарушение которой отрицательно сказывается на состоянии двигателя, технико-эксплуатационных показателях энергетической установки и экономических показателях работы судна.

Повышенное против расчетного сопротивление корпуса судна, неправильно подобранный винт, у которого диаметр и шаг превышают требуемые для данного случая размеры, недостаточная мощность двигателя приводят к его перегрузке при работе на номинальном режиме.

Для характеристики указанного несоответствия вводится понятие «тяжелого» винта, т. е. таких условий работы двигателя на винт, при которых дизель при номинальной мощности развивает частоту вращения, меньшую номинальной в заданных эксплуатационных условиях.

Нарушением соответствия между элементами пропульсивного комплекса является также неправильно подобранный «легкий» винт, который при достижении номинальной частоты вращения не использует номинальную мощность двигателя в данных условиях плавания. Поэтому при проектировании и постройке судна между элементами движительного комплекса должно быть предусмотрено необходимое соответствие.

Однако правильный выбор элементов пропульсивного комплекса еще не гарантирует обеспечения высоких технико-эксплуатационных показателей работы судна. Обрастание корпуса, ухудшение состояния винта, нарушение правил эксплуатации дизельной установки приводят к нарушению соответствия между элементами пропульсивного комплекса. Поэтому необходимое соответствие между корпусом судна, двигателем и винтом обеспечит максимальный эффект только при условии поддержания этого соответствия в течение всего времени работы судна.

Для поддержания корпуса судна в надлежащем техническом состоянии необходимо выдерживать оптимальные сроки докования и применять новые методы против обрастания и коррозии корпуса (специальную покраску, катодную и ультразвуковую защиту и т. д.).

В процессе эксплуатации лопасти винта могут деформироваться. Кроме того, в результате коррозии и кавитации резко изменяется состояние рабочих поверхностей движителя. Все это ухудшает условия работы судового винта. Дефекты устраняют в процессе ремонта винта. Если ремонт невозможен, винт заменяют.

Снижение уровня технического состояния главного двигателя и обслуживающих механизмов, нарушение регулировки в различных звеньях энергетической установки приводят к изменению технико-эксплуатационных показателей главного двигателя и в первую очередь к уменьшению его мощности. Поддержание спецификационных показателей энергетической установки обеспечивается своевременным выполнением комплекса мероприятий по ее техническому обслуживанию.

Но и при правильном выборе элементов пропульсивного комплекса и поддержании их в надлежащем техническом состоянии в результате изменения условий эксплуатации часто нарушается соответствие между ними.

Мощность, поглощаемая гребным винтом, зависит не только от скорости судна, но и от изменения его осадки, состояния моря, силы и направления ветра, навигационных условий плавания.

В этих условиях правильный выбор эксплуатационного режима главного двигателя и его систем является основным средством достижения максимально возможных показателей работы судна при одновременном обеспечении надежности энергетической установки.

Технико-эксплуатационные показатели двигателя при работе на разных режимах оценивают с помощью его характеристик. Так как особенность работы двигателя состоит в том, что развиваемая им мощность на установившемся режиме определяется в первую очередь частотой вращения винта, то для оценки параметров дизеля используют скоростные характеристики (внешние и винтовые).

Внешние характеристики снимают на заводском стенде, определяя зависимости показателей двигателя от частоты вращения при полезном постоянном ходе плунжера топливного насоса для различных положений указателя нагрузки. При этом получают внешние характеристики для максимальной, номинальной и нескольких частичных мощностей.

Номинальная мощность — это наибольшая гарантируемая заводом-изготовителем эффективная мощность, которую двигатель может развивать длительное время при номинальной частоте вращения nном, температуре наружного воздуха to =200 С, давлении, равном 760 мм рт. ст., и относительной влажности φ =60%.

Максимальная мощность дизеля — это эффективная наибольшая мощность, составляющая 110% номинальной и развиваемая в течение 1 ч с сохранением среднего индикаторного давления р, на уровне номинального и с превышением частоты вращения не более чем на 6% при тех же атмосферных условиях, которые заданы для номинальной мощности.

В настоящее время в терминологии многих дизелестроительных заводов, в том числе и БМЗ, используют различные понятия мощности.

Длительная максимальная мощность соответствует номинальной мощности дизеля при сохранении его допустимой напряженности (для выполнения нормативного времени рейса).

Перегрузочная мощность соответствует максимальной.

Длительная эксплуатационная мощность устанавливается с учетом эксплуатационных условий в пределах, обеспечивающих сохранение приемлемой тепловой и механической напряженности двигателя. Работа на этой мощности предотвращает перегрузку двигателя, обеспечивает минимальный износ и долговечность его деталей.

Винтовые характеристики показывают зависимость между различными показателями двигателя и частотой вращения при положениях дозирующих органов, обеспечивающих равенство эффективной мощности двигателя и мощности, потребляемой винтом. Винтовые характеристики, кроме того, показывают зависимость между требуемой мощностью (крутящим моментом) для вращения гребного винта и частотой вращения.



Винтовые характеристики могут быть построены на стенде при изменении мощности и крутящего момента по винтовому закону

Ne = cn3;

Мкр = с1 n2,

где с, с1 постоянные коэффициенты;



n —частота вращения двигателя, об/мин.

Результаты

стендовых испытаний судового дизеля по винтовой, характеристике нельзя применять в эксплуатационных условиях, так как приведенная закономерность несколько нарушается из-за особенностей взаимосвязи элементов пропульсивного комплекса.

Более точно зависимость эффективной мощности двигателя и других его показателей от частоты вращения винта устанавливают на ходовых испытаниях для различных эксплуатационных условий. При этом снимают несколько винтовых характеристик для различных метеорологических, навигационных и производственных условий эксплуатации судна. В этих условиях номинальная мощность дизеля может быть достигнута при скоростном режиме и величине среднего индикаторного давления, отличающихся от номинальных значений, полученных на стенде.

Сопоставляя винтовые а, Ь, с, d и внешние Nе ном , Ne max характеристики (рис. 3), можно убедиться в том, что при номинальной частоте вращения (N e ном =100%) номинальная мощность двигателя (Nном = 100%) достигается только при работе по номинальной характеристике винта с.

При «утяжелении» гребного винта (характеристика а) достижение номинальной мощности (точка 2) происходит при более низкой частоте вращения п2. Но при этом дизель должен перейти через внешнюю характеристику номинальной мощности, из-за чего



происходит его перегрузка по среднему индикаторному давлению pi. Для предупреждения такой перегрузки необходимо понизить частоту вращения (до значения п\), что вызовет понижение мощности до величины Ne, (точка /).

При «облегчении» гребного винта (характеристика d) достижение номинальной мощности (точка 4) происходит при перегрузке двигателя (п4 >nном). Во избежание перегрузки требуется снижение его частоты вращения до номинального значения, при котором мощность снизится до величины Ne (точка 5).

Таким образом, в эксплуатации работа двигателя на номинальной мощности может привести к его перегрузке по тепловым и механическим показателям. Для обеспечения надежной работы двигателя в любых эксплуатационных условиях устанавливают допустимые границы нагрузок для всего диапазона изменений частоты вращения. Наиболее целесообразным методом установления таких границ является использование ограничительных характеристик, отражающих зависимость показателей

двигателя от частоты вращения при сохранении его тепловой и механической напряженности в допустимых пределах.

Скоростная ограничительная характеристика может быть представлена в виде зависимости наибольшей допускаемой для длительной работы двигателя мощности Nе огр от его частоты вращения.

Имея для данных условий эксплуатации винтовую характеристику Ь, можно определить предельные значения частоты вращения n3 и мощности Ne (точка 3, см. рис. 3) при допустимом значении всех параметров, характеризующих напряженность двигателя.

При эксплуатации вследствие изменения условий плавания при работе двигателя в длительном режиме и постоянном положении топливной рукоятки частота вращения может изменяться, вызывая изменение мощности. Чтобы удостовериться, что ее значение не вышло за ограничительную характеристику, требуется определить среднее индикаторное давление и рассчитать развиваемую двигателем мощность.

Для упрощения контроля за нагрузкой двигателя целесообразно использовать ограничительные характеристики по среднему индикаторному давлению (рис. 4).

Ограничительная характеристика является линией, ограничивающей значение pi во всем диапазоне рабочей частоты вращения. Точки ограничительной характеристики, т. е. предельные значения pi для различной частоты вращения, рассчитывают из условия сохранения в допустимых пределах параметров тепловой и механической напряженности двигателя.

В связи с тем что допустимое значение pi, а следовательно, и допустимая мощность меняются в зависимости от температуры воздуха на всасывании, для каждого двигателя существует серия скоростных ограничительных характеристик по pi.

Положение топливной рукоятки определяет цикловую подачу топлива, среднее индикаторное давление и, следовательно, нагрузку.

Так как при неизменном положении топливной рукоятки pi можно считать независимым от частоты вращения, то при ее понижении двигатель может оказаться перегруженным. Имея ограничительную характеристику pi =f(n), эту перегрузку можно сразу установить и, изменив положением топливной рукоятки цикловую подачу, а следовательно и pi, понизить нагрузку.

Допустим, двигатель работает в режиме, соответствующем точке 3 винтовой характеристики с. Изменение метеорологических условий привело к «утяжелению» винта, и при том же положении топливной рукоятки двигатель перешел в режим, соответствующий точке 3’ винтовой характеристики Ь в результате понижения частоты вращения до значения nз'.

Так как точка 3' лежит выше ограничительной характеристики, то для устранения перегрузки необходимо снизить частоту вращения до значения n2, уменьшая подачу топлива (точка 2).

При дальнейшем «утяжелении» винта необходимо снова уменьшить подачу топлива.

Имея для данного судна наиболее «тяжелую» винтовую характеристику, можно заранее установить значение pi, при котором двигатель не будет перегружен в любых эксплуатационных условиях. На рисунке такое значение рi соответствует точке 1 и может быть принято за эксплуатационное значение, так как обеспечивает запас по тепловой и механической напряженности двигателя. Развиваемая при этом мощность может быть названа эксплуатационной и определена как мощность, развиваемая в конкретных условиях плавания при постоянном значении pi, величина которого определяется для работы двигателя без перегрузки при наиболее тяжелых условиях плавания.

Величина эксплуатационной мощности не должна регламентироваться, поскольку она не постоянна, а определяется принятым средним индикаторным (или эффективным) давлением и скоростным режимом винта с определенной характеристикой, которая меняется в зависимости от конкретных условий эксплуата­ции [8].

Таким образом, эксплуатационная мощность обычно меньше номинальной и лежит в пределах 0,85—0,95 Nном.

Имеющийся запас мощности повышает надежность двигателя, предотвращая повышение его напряженности до предельных значений при резком изменении внешних условий.

Однако низкая мощность двигателя нежелательна, как и его перегрузка, так как ведет к снижению технико-эксплуатационных показателей энергетической установки и уменьшению скорости, а следовательно, производственных показателей работы судна.



Глава III. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

§ 8. Классификация испытаний

Техническая эксплуатация судна начинается с проведения всесторонних испытаний, целью которых являются:

проверка опытным путем основных показателей работы судна и его энергетической установки, определение качества сборки механизмов и узлов, надежности их работы, выявление оптимальных эксплуатационных режимов и характеристик;

разработка конкретных рекомендаций по совершенствованию строящихся судов и СЭУ, а также модернизации установок, находящихся в эксплуатации.

Теплотехнические испытания судовых дизелей выполняют для разработки нормативов эксплуатации установки, ее главных двигателей и отдельных механизмов, для обнаружения и исправления недостатков и для контроля качества эксплуатации.

Испытания дизеля и его систем проводят при сдаче установки в эксплуатацию (приемо-сдаточные испытания) и при эксплуатации судна (эксплуатационные и специальные испытания).

Отличие одного вида испытаний от другого состоит в содержании и объеме программ, а также в поставленных задачах.

Приемо-сдаточные испытания. В процессе приемо-сдаточных испытаний выполняют стендовые, швартовные и ходовые испытания.

Их проводят с целью определения показателей работы двигателя и соответствия техническим условиям и гарантиям, обусловленным договором. Проверке подлежит надежность главного двигателя, а также обслуживающих его вспомогательных механизмов, приборов и систем.

Объем проверок и испытаний определяет программа приемосдаточных испытаний.

Стендовые испытания имеют целью проверку правильности сборки и регулирования двигателя, а также надежности работы всех его деталей и узлов, определение технико-экономических показателей дизеля на эксплуатационных режимах, проверку работы реверсивно-пусковой системы и регулятора частоты вращения.

Стендовые испытания начинают после обкатки дизеля и проводят на скоростных различных режимах в присутствии представителя Регистра. После окончания стендовых испытаний разбирают и осматривают детали двигателя в объеме, определяемом техническими условиями.

При швартовных испытаниях проверяют правильность установки двигателя на судне; монтаж валопровода; рациональность установки вспомогательных механизмов; действие обслуживающих систем и автоматических устройств; действие машинного телеграфа; работу рулевого устройства.

В процессе швартовных испытаний осуществляют окончательную приемку механизмов, устройств, систем (пожарной, балластной, осушительной), приборов, которые по своему назначению или условиям работы не требуют проверки в море.

Испытания проводят на различных нагрузочных режимах по крутящему моменту в течение 8—10 ч.

После швартовных испытаний главные двигатели и вспомогательные механизмы осматривает инспектор Регистра и представитель заказчика. Все обнаруженные дефекты устраняют, и судно готовится к выходу в море на ходовые испытания (после подписания всех протоколов и устранения недостатков, выявленных в процессе швартовных испытаний).

Ходовые испытания имеют целью проверку работы двигателей и обслуживающих механизмов на всех эксплуатационных режимах в море. При этом определяют:

расход воздуха на один пуск;

число и продолжительность пусков без пополнения пусковых баллонов;

минимальное давление в пусковых баллонах, при котором обеспечивается пуск двигателя;

критическую частоту вращения двигателя и зоны запретной частоты вращения;

расход топлива;

ходовые характеристики (зависимость скорости судна от мощности главного двигателя при различной частоте вращения, осадке и состоянии моря).

После окончания ходовых испытаний главный двигатель и вспомогательные механизмы частично разбирают для осмотра представителями Регистра и заказчика.

После сборки механизмы подвергают кратковременным (20 ч) испытаниям при нормальной нагрузке.



Эксплуатационные испытания. Основной целью эксплуатационных испытаний является проверка технического состояния энергетической установки и выяснение возможности улучшения основных характеристик главных и вспомогательных механизмов. Эти характеристики дают возможность установить наивыгоднейшие режимы работы машин, а также выбрать пути улучшения технико-экономических показателей.

Во время испытаний проверяют правильность технической эксплуатации энергетической установки.

При эксплуатационных испытаниях определяют:

характеристики показателей работы судна;

возможность применения новых сортов топлива и масла и увеличения межремонтных периодов;

оптимальный способ регулирования двигателя;

недостатки в работе энергетической установки;

соответствие движителей главным двигателям и корпусу судна.

Эксплуатационные испытания подразделяются на контрольно-регулировочные, наладочные, паспортные.

Контрольно-регулировочные испытания проводят с целью проверки работы двигателя на эксплуатационных режимах ежегодно силами машинной команды без вывода судна из эксплуатации.

Во время испытаний производится анализ основных величин, характеризующих работу двигателя, а также расхода топлива и масла.

Такие испытания позволяют своевременно обнаружить неисправность работы механизмов и износ основных деталей.

Сравнивая результаты контрольных испытаний с паспортными данными, можно наиболее эффективно осуществить регулирование и значительно повысить экономические показатели судовой энергетической установки (СЭУ).

Наладочные испытания позволяют определить наивыгоднейшие режимы работы установки. Испытания проводит теплотехническая партия при участии машинной команды. На основании результатов испытаний составляются инструкции по эксплуатации энергетической установки.

Паспортные испытания проводят для определения технических показателей работы нового судна (или прошедшего модернизацию) силами теплотехнической партии.

В задачу паспортных испытаний входит получение исходных данных для построения технико-эксплуатационных характеристик судна и главных и вспомогательных двигателей. Эти характеристики положены в основу нормирования показателей эксплуатации судна и его установки (скорости хода, частоты вращения, мощности, расхода топлива, смазки, воды и т. д.).

В процессе этих испытаний выявляют основные особенности эксплуатации, дефекты, производят наладку и регулируют главные двигатели и вспомогательные механизмы.

На основании паспортных испытаний строят скоростные характеристики главного двигателя и нагрузочные характеристики вспомогательных дизелей, а также ходовые характеристики судна. Полученные характеристики являются основным документом для определения режима эксплуатации судна.



Специальные испытания. Эти испытания проводит экипаж судна совместно с испытательной партией обычно по инициативе пароходства или в соответствии с централизованными планами.

По более глубокой программе специальные испытания проводят испытательные партии проектно-конструкторских бюро или научно-исследовательских институтов.

В задачи испытаний входят:

улучшение технического состояния двигателей и судовой энергетической установки;

выявление путей модернизации двигателей или вспомогательного оборудования;

проверка эффективности модернизации, а также применения новых сортов масла и топлива;

исследование причин эпизодического или систематического выхода из строя отдельных деталей или узлов двигателя;

исследование влияния эксплуатационных факторов (процессов топливоподачи, газообмена, шума, вибраций, крутильных колебаний вала двигателя) на характеристики рабочего процесса двигателя.

Специальные испытания проводят также при разработке общих научно-исследовательских или инженерных проблем.

§ 9. Определение основных характеристик судовых дизелей и их систем

Для определения необходимых параметров в процессе испытаний и для контроля за тепловыми процессами, происходящими в установке во время ее эксплуатации, применяют приборы теплотехнического контроля. В зависимости от назначения они делятся на приборы для измерения: мощности или крутящего момента расхода пара, воды, топлива и масел; давления и разрежения;

температуры воды, масла, топлива, газов и воздуха.

Кроме того, есть приборы для анализа газов, воды, топлива и масел.

По способу показания приборы каждой из перечисленных групп разделяются на указывающие, самопишущие, суммирующие и сигнализирующие.

Указывающие приборы определяют измеряемую величину в данный момент при помощи подвижного указателя (стрелки).

Самопишущие приборы автоматически непрерывно записывают результаты измерений.

Суммирующие приборы (счетчики) позволяют определить расход газа или жидкости, частоту вращения за определенный промежуток времени.

Сигнализирующие приборы предназначены для подачи светового или звукового сигнала в случае отклонений заданных параметров от предельно допустимых величин.

Контрольно-измерительные приборы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

иметь надежную защиту от возможных повреждений;

показания должны быть хорошо видимы на расстоянии;

надежно работать в течение длительного времени;

иметь достаточную для практических целей точность;

быстро реагировать на изменение измеряемых параметров, т. е. быть достаточно чувствительными.

Ниже изложены способы определения основных показателей двигателя.

Конструкции приборов теплотехнического контроля в книге не

рассматриваются, так как они подробно освещены в специальной литературе.



Определение мощности двигателя. Индикаторную мощность

определяют по среднему индикаторному давлению и частоте вращения двигателя:



Ni = pi 0,785DSni / 60 х 75 z и.л.с.

где piсреднее индикаторное давление, кг-с/см2;

D—диаметр цилиндра, см;

S—ход поршня, см;

n —частота вращения вала, об/мин;



i—число цилиндров двигателя;

г — тактность (2 — для четыре тактных, 1 — для двухтактных двигателей).

Среднее индикаторное давление определяют по индикаторной диаграмме, которую снимают с помощью механического индикатора. Индикатор регистрирует в определенном масштабе давление газов в цилиндре в зависимости от положения поршня или угла поворота мотыля. Иными словами, индикаторная диаграмма представляет собой (в координатах р—v) кривую изменения давления газов в цилиндре в зависимости от хода поршня. Такие диаграммы называют нормальными.

Электрические индикаторы позволяют получить диаграммы, развернутые по углу поворота мотыля или по времени (в координатах р—φ, р—t).

Во время индицирования следует обеспечить постоянную частоту вращения и нагрузку на двигатель. На режиме номинальной нагрузки при установившемся тепловом режиме двигателя снимают обычно по 2—3 индикаторные диаграммы.

При подготовке к индицированию необходимо:

ознакомиться с инструкцией по обслуживанию прибора, проверить индикаторные приводы, следить, чтобы не было слабины или мертвых ходов;

отрегулировать шнур таким образом, чтобы диаграмма занимала центральную часть на бумажном листке;

проверить соответствие резьб и конусов индикатора и индикаторного крана;

пружину индикатора выбрать такую, чтобы рz не превышало обозначенного давления, и диаграмма не выходила за верхнюю границу барабана;

убедиться в том, что сила трения поршня и штока в цилиндре индикатора позволяет поршню под действием собственной массы опускаться медленно;

отрегулировать винт пишущего механизма для того, чтобы карандаш оставлял четкие, сплошные линии;

продуть индикаторный кран;

создать предварительный натяг пружины барабана с таким расчетом, чтобы разница натяжения в начале и конце поворота барабана была незначительной;

проверить прямолинейность движения карандаша и его перпендикулярность образующей барабана.

Атмосферную линию наносят при закрытом индикаторном кране. Затем необходимо быстро открыть индикаторный кран и на короткое время передвинуть рукой карандаш к поверхности бумаги, натянутой на барабан.

Обычно записывают не более двух циклов. После этого закрывают индикаторный кран, снимают бумагу с диаграммой и записывают на ней дату и время индицирования, номер цилиндра, частоту вращения двигателя и масштаб пружины. После окончания индицирования индикатор необходимо тщательно осмотреть и смазать.

По нормальной индикаторной диаграмме подсчитывают среднее индикаторное давление pi и индикаторную мощность Ni цилиндра. Для этого с помощью планиметра определяют площадь нормальной индикаторной диаграммы f с погрешностью измерения не более 1%.

Величину площади диаграммы определяют по формуле



f=ka мм2,

где k—постоянная планиметра;



а — разность отсчетов планиметра до и после обвода диаграммы, мм2.

На диаграмме записывают результат как среднее трех обводов диаграммы.

В случае отсутствия планиметра площадь индикаторной диаграммы вычисляют известным приближенным графическим методом (по средней высоте диаграммы).

Среднее индикаторное давление определяют по выражению

pi = f/ml=hi /m

где m—масштаб индикаторной диаграммы, мм/(кг-с/см2);

l —длина диаграммы, мм;

hi средняя высота диаграммы, мм.

Для определения индикаторной цилиндровой мощности применяют упрощенные формулы:

для четырехтактных двигателей простого действия

Ni =FS/9000 pi n и.л.с.

для двухтактных двигателей простого действия Ni = FS/4500 pi n и. л. с.

Для получения Ni (в кВт) необходимо полученное значение Ni (в и. л. с.) умножить на 0,736.

Определение крутящего момента и эффективной мощности двигателя. Мощность на валу двигателя непосредственно измерить невозможно. Но зная величину крутящего момента Мкр, можно определить мощность, потребляемую гребным винтом, и определить соответствие винта корпусу судна и главному двигателю.

С другой стороны, определив Мкр и проиндицировав двигатель, можно определить величину механических потерь, наметить пути повышения экономичности установки.

Для определения Мкр на заводских стендах и в лабораториях применяют тормоза различной конструкции (гидравлические, электрические и иногда механические). На морских судах для определения Мкр используют переносные или штатные торсиометры, измеряющие непосредственно не крутящий момент, а параметры, которые его характеризуют. Например, Мкр часто определяют по углу скручивания φ вала.

Крутящий момент можно определить из выражения

Мкр=φGlp/ l кгс.м, а эффективную мощность

Ne=0,0014 G Ip n φ/l э. л. с.,

где φ—угол закручивания вала между сечениями, расположенными на расстоянии 1м, град.;

l—расстояние между сечениями, принятыми для измерения, м;



Gмодуль сдвига материала вала, кг-с/м2;

Ip—полярный момент инерции сечения вала, м4. Точность измерения Мкр зависит от внешних факторов (вибрации подшипников, температуры воздуха), а также от конструкции торсиометра, схемы измерений, состояния его механической и электрической частей.

Торсиометр следует устанавливать подальше от фланцев, шпоночных канавок и соединительных муфт на промежуточном валу возможно ближе к двигателю. Датчик торсиометра надо устанавливать как можно ближе к узловой точке крутильных колебаний вала, т. е. там, где амплитуда крутильных колебаний вала минимальна.

Для того чтобы показания торсиометра были стабильными, необходимо обеспечить надежное крепление опорных колец, исключающее их смещение.

В процессе подготовки, монтажа и настройки элементов торсиометра необходимо точно следовать рекомендациям инструкции, так как отступление от нее может привести к искажению показаний прибора из-за появления дополнительных погрешностей.

При отсутствии на двигателе индикаторных приводов, а на валу—торсиометра эффективную мощность можно определить по косвенным показателям (расходу топлива, частоте вращения, температуре выпускных газов, среднему давлению газов). Эти способы определения мощности дизеля применяют только при наличии на судне графических зависимостей основных параметров (характеристик), построенных по результатам стендовых или ходовых испытаний.

Например, анализируя результаты замеров на судне, скажем, температуры выхлопных газов tr и частоты вращения п, и используя график зависимости Мкр построенный в процессе испытаний двигателя, можно определить Мир, а затем и Ne.

Мощность дизеля, работающего на электрический генератор, можно определить штатными приборами по величинам напряжения и силы тока:

на генератор постоянного тока

Ne = ηr IU/1000 кВт;

на генератор переменного тока



Ne = √3 cos φ ŋr IU/1000 кВт,

где I и Uсила тока и напряжение на клеммах генератора, А, В;

ŋr и cosφ—к.п.д. генератора и коэффициент мощности, определяемые по паспортной характеристике.

Определение расхода топлива и смазочного масла. Расход топлива является основной величиной, характеризующей экономичность работы двигателя, качество регулирования рабочего процесса, состояние трущихся поверхностей и топливной аппаратуры.

Эффективный к. п.д. двигателя определяют по выражению

ηe = 632/ ge Q

gе— расход топлива;



q—теплота сгорания топлива.

В судовых условиях расход топлива определяют весовым и объемным способами. Однако в большинстве случаев при проведении теплотехнических испытаний пользуются объемным способом.

Количество расходуемого топлива обычно измеряют расходными мерными баками, снабженными мерительным устройством. Объем мерного бака подбирают так, чтобы время расхода топлива при полной мощности двигателя составило не менее 5 мин.

Расход топлива определяют при установившихся частоте вращения и режиме двигателя. Одновременно замеряют другие параметры. Плотность топлива определяют денсиметром. На каждом режиме производят последовательно 2—3 замера.

Средний расход топлива находят по формуле

G= V ζ z 3600 / t кг/ч,
где V., — объем мерного бака, м3;

ζ плотность топлива при данной температуре, кг/м3;

z—число баков израсходованного топлива;

τ — суммарное время расхода топлива, сек.

Весовой способ определения расхода топлива более точен, но он требует наличия десятичных или двух плечих весов, применение которых в судовых условиях затруднительно. Поэтому этот способ применяют лишь в стационарных условиях.

Расход циркуляционного смазочного масла определяют так же, как и расход топлива, при помощи расходного бака.

Расход смазочного масла у современных дизелей сравнительно невелик, поэтому определить его можно только при постоянном режиме работы двигателя в течение 8—10 ч.

Расход цилиндрового масла определяют, измеряя количество масла, доливаемого в лубрикаторы.



Определение расхода воды, воздуха и газов. Для измерения расхода воды, поступающей на охлаждение двигателей, компрессоров, холодильников и т. д., пользуются обычно скоростными водомерами. Жидкость, проходя через прибор, вращает вертушку, частота вращения которой фиксируется.

Принцип работы водомера основан на пропорциональности скорости потока (следовательно, и количества протекающей жидкости) и частоты вращения вертушки, вращаемой проходящей через прибор жидкостью.

Для определения расхода воздуха и газов используют газомеры и дроссельные шайбы, принцип действия которых основан на измерении перепада давлений в сужении потока.

Количество подаваемого в цилиндры двигателя воздуха, состав и количество выхлопных газов определяют на судах анализом химического состава выхлопных газов при помощи химических и электрических газоанализаторов.

Наиболее просты по устройству и надежны в работе (хотя и не очень точны) химические газоанализаторы Орса и Норзе, распространенные на морском флоте.

Определение давлений. В двигателях внутреннего сгорания и их системах наблюдается большое разнообразие жидких и газообразных сред с различной величиной и скоростью нарастания давлений.

В процессе испытания двигателей возникает необходимость измерения давления газов в цилиндрах и в системе выхлопа, а также давления пускового воздуха, топлива, масел и охлаждающей воды.

Наиболее трудно измерение давления газов в цилиндрах двигателей. Для этой цели используют механические и электрические индикаторы, пиметры и максиметры.

Механические индикаторы, снабженные цилиндрическими или стержневыми пружинами, индицируют двигатель, а в отдельных случаях замеряют давление в воздушном и выпускном коллекторах.

Более широкую область применения имеют электрические индикаторы, которые по типу датчика делятся на пьезоэлектрические, емкостные и осциллографы. Они универсальны и точны при испытаниях на стенде и в процессе эксплуатации. С помощью таких индикаторов быстро измеряют величины при переменных режимах работы двигателя, а также совместно измеряют несколько величин. Причем, эти приборы пригодны для дистанционных измерений.

С помощью пиметров определяют среднее давление в цилиндре по времени, служащее для обеспечения равномерности нагрузки по цилиндрам.

Максиметры используют для определения максимального давления в цилиндре за цикл в процессе эксплуатации. По принципу действия они делятся на механические и пневмоэлектрические. Более широко используют механические (манометрические) и пружинные максиметры.

При испытании воздушных и гидравлических систем пользуются широко распространенными манометрами и вакуумметрами для измерения постоянного или медленно меняющегося давления во времени.

В практической работе широко используют пружинные и жидкостные манометры, которыми определяют абсолютное или избыточное давление в системах.

Определение температуры. Для измерения температуры воды, пара, газа, топлива, масла, воздуха в процессе испытаний применяют группы приборов, принцип работы которых основан на изменении свойств тел при изменении их температуры.

На принципе использования способности тел расширяться основаны:

жидкостно-стеклянные термометры, в том числе ртутные. Их применяют для измерения температуры жидкости или газа до 300° С. При температуре 300—600° С используют термометры, пространство капилляра у которых над ртутью заполняется азотом или углекислотой под давлением 25 кг-с/см2;

манометрические термометры, в которых при повышении температуры рабочая жидкость (метиловый спирт, ксилол или ртуть), имеющая низкую точку кипения, испаряется и создает давление, которое измеряется манометром с температурной шкалой; их используют для измерения температур в интервале от —60 до +550°С в зависимости от типа прибора;

стержневые и биметаллические указатели температур.

Другие приборы работают на принципе использования изменения омического сопротивления металлов с изменением их температуры (электрические термометры сопротивления). Чувствительным элементом у них является платиновая или медная проволока диаметром 0,05—0,07 мм.

В последнее время для измерения температуры стали применять сопротивления из полупроводников, называемые термисторами. Изготовляют их прессованием из окислов кобальта, никеля, марганца и других металлов.

Термисторы применяют в основном для измерения температур поверхности тел или измерения небольших температурных перепадов.

Термоэлектрические термометры или термопары основаны на появлении электродвижущей силы в цепи двух спаянных концами проволок, изготовленных из различных металлов, при нагревании места спая.

Для изготовления термопар применяют металлы и сплавы, имеющие химическую стойкость, механическую прочность при высокой температуре, высокой теплопроводности, малом температурном коэффициенте сопротивления (платину, хром, алюминий, железо, константан).

На современных двигателях устанавливают пирометрический прибор, который состоит из нескольких термопар, переключателя и гальванометра с температурной шкалой.

Определение частоты вращения вала. Для измерения частоты вращения применяют специальные приборы: тахометры и суммирующие счетчики.

По конструкции и принципу действия тахометры разделяются на центробежные, электрические и импульсные. Выбор прибора определяется задачей испытаний и требованиями точности измерения.

Среднюю угловую скорость вращения вала в. течение определенного промежутка времени измеряют с помощью суммирующего счетчика и секундомера. Среднюю частоту вращения измеряют при установившемся режиме работы двигателя, когда колебание скорости вращения вала по времени отсутствует.

Для измерения средней частоты вращения средне- и высокооборотных двигателей применяют тахоскопы, представляющие. собой комбинацию суммирующего счетчика и секундомера.

Для оценки пусковых и реверсивных характеристик дизеля, для снятия регуляторных характеристик вспомогательных двигателей применяют электрические тахометры с индукционными преобразователями — генераторами постоянного или переменного тока.

Индукционные тахометры или тахогенераторы переменного тока позволяют производить местный и дистанционный контроль за частотой вращения дизеля в широком диапазоне.

Колебания частоты вращения вала, как при нестационарных, так и при установившихся режимах регистрируют обычно при помощи тахографов.


следующая страница >>