Оценка режимов СЭУ, ее эксплуатационные показатели.

Режим работы дизеля характеризуется значениями его эксплуатационных параметров: мощности, частоты вращения, экономичности, тепловой и динамической нап­ряженности и др. Главный судовой дизель практически всегда работает на переменных режимах в связи с посто­янными изменениями внешних условий плавания судна. Режим работы дизеля зависит также от типа судна, кон­структивных элементов его корпуса, типа движителя и СДУ, способа передачи мощности от двигателя к движи­телю. Знание режимов работы ГД и особенностей этих режимов — одно из условий грамотной эксплуатации СДУ.

Главные двигатели морских транспортных судов в ос­новном работают на нагрузках, близких к полной. Пере­менные режимы работы и малые нагрузки составляют не более 10% и в основном связаны с плаванием судов в каналах, узкостях, во время шторма, с подходами и отхо­дами из портов и другими условиями.

Все режимы работы дизеля можно разделить на уста­новившиеся и неустановившиеся. Установившиеся режи­мы характеризуются постоянством нагрузки, частоты вращения дизеля и теплового состояния его деталей. Для неустановившихся режимов характерна нестабильность этих показаний.

Установившиеся режимы ГД могут иметь место при постоянных малых, средних и полных ходах судна впе­ред и назад, на перегрузочных режимах, при минимально устойчивой частоте вращения дизеля, определяющей ми­нимальную скорость судна (при неизменных по времени условиях плавания).

Неустановившиеся режимы характерны при пуске и остановке дизеля, трогании судна с места, разгоне, ревер­сировании, циркуляции и др. В этих случаях работа дизеля, показания его КИП и любые проявления каких-либо неполадок должны быть объектом пристального внимания обслуживающего персонала.

Кроме того, следует различать нормальные режимы работы, предусматриваемые ТУ на поставку дизеля, т. е. возможность использования его для работы на ВФШ или ВРШ, буксировки или траления и т. п., и неспецификаци-онные режимы, например работа в условиях обрастания корпуса судна, при сильном волнении моря и ветре, на мелководье, при изменении параметров окружающей сре­ды, крене и дифференте, превышающих допустимые зна­чения, в аварийных режимах, на нестандартных сортах топлива и масла. Работа на неспецификационных режи­мах допустима с определенными ограничениями.

Графическую зависимость основных параметров дизе­ля от какого-либо одного из параметров, принятого за независимый переменный, называют характеристикой дизеля. По характеристикам можно оценить технико-эко­номические показатели дизеля при его работе в различ­ных условиях эксплуатации.

Характеристики дизеля подразделяются на скорост­ные и нагрузочные. Характеристика называется скорост­ной, если в качестве независимой переменной принята частота вращения дизеля. Если же независимой пере­менной служат Р_e, Р_mе или крутящий момент, то характеристика называется нагрузочной.

В свою очередь скоростные характеристики можно разделить на внешние и винтовые.

Характеристику, снятую для определения максималь­ной (предельной) мощности на всем рабочем диапазоне частот вращения (с максимальной цикловой подачей топ­лива), называют внешней характеристикой предельной мощности. Данная характеристика соответству­ет режимам работы дизеля с перегревом деталей ЦПГ, повышенным удельным расходом топлива и дымным вы­пуском газов, т. е. по этой характеристике дизель в экс­плуатации не может работать длительно. Ее следует рас­сматривать как характеристику, расположенную за пре­делами эксплуатационных рабочих режимов двигателя.

Характеристику, полученную при положении органов подачи топлива, которые соответствуют Р_еmах при n_max, называют внешней характеристикой максимальной мощ­ности или ограничительной характеристикой по ТНВД,

Винтовая характеристика — это зависимость Р_e от n при работе дизеля на гребной винт, т. е. характеристи­ка пропульсивного комплекса «корпус судна — двигатель — гребной винт». Установлено, что мощность, по­глощаемая гребным винтом, приблизительно пропорци­ональна n³ и подчиняется выражению Р_е=Сn³, где С — коэффициент пропорциональности

Нагрузочная характеристика дизеля устанавливает зависимость некоторых показателей его работы от на­грузки при постоянной частоте вращения, что наиболее характерно для ДГ и ГД в установках с электродвиже­нием. При работе дизеля по этой характеристике Р_е ме­няется благодаря изменению р_mе.

При плавании судна в балласте изменяется крутизна винтовой характеристики. Она ста­новится «облегченной», что связано с уменьшением осад­ки и, как следствие, снижением сопротивления воды движению судна, а также с изменением условий обтекания винта потоком воды. При плавании в балласте при n_ном ГД недогружается по р_mе и Р_е. Недогрузка в зависимости от типа судна и параметров гребного винта может составлять 10—20% Р_еном.

При работе на швар­товах дизели развивают предельный крутящий момент T_tq при частоте вращения гораздо меньшей, чем n_ном.

Режим трогания судна с места во многом сходен с режимом работы на швартовах, и ГД на этом режиме может быть также легко перегружен по T_tq. На этом ре­жиме увеличение скорости судна достигают увеличением частоты вращения вала ГД, а значит, увеличением пода­чи топлива за цикл. С ростом цикловой подачи топлива возрастает T_tq, и в период ускорения он может превысить момент сопротивления движению судна. Переходный динамический процесс сопровождается резким повышени­ем температуры деталей ЦПГ, что может привести к заклиниванию и задирам поршней, цилиндровых втулок и др.

При переходе судна с глубокой воды на мелководье или при входе в канал, ширина которого невелика, в большом диапазоне скоростей изменяется сопротивление движению судна, а следовательно, и нагрузка на ГД по моменту возрастает из-за повышения сопротивления тре­ния и волнового сопротивления в 2, а в отдельных слу­чаях и в 3 раза; поэтому при переходе судна на мелко­водье рекомендуется снижать частоту вращения ГД. Если глубина под килем не превышает пятикратной осад­ки судна, следует двигаться только малым ходом (в этом случае сопротивление на мелководье примерно равно сопротивлению на глубокой воде). Глубокой водой, на которой возможно движение с любыми скоростями, с до­статочной для практики точностью принято считать воду, в 15 раз превышающую по глубине осадку судна.

В штормовых условиях на некоторых курсах возрас­тает сопротивление воздуха корпусу движущегося судна, а наличие волн создает условия для работы винта, ана­логичные работе при циркуляции судна, т. е. условия косого потока воды. При качке увеличивается тормозя­щее действие пера руля, которое периодически выводит­ся из диаметральной плоскости судна для удержания его на заданном курсе. Эти явления приводят к частым изме­нениям крутящего момента винта. При суммировании всех факторов в условиях семибалльной штормовой пого­ды он может возрастать на 40—50%, а это приведет к заметной перегрузке ГД; поэтому в штормовую погоду (особенно при встречном ветре и килевой качке) прихо­дится снижать частоту вращения дизеля.

В практике эксплуатации дизелей важно знать, при каких внешних условиях эксплуатации может наступить перегрузка дизеля, и вовремя ее предупредить.

В условиях эксплуатации судна меняется состояние подводной части корпуса судна, она обрастает и загряз­няется, увеличивается ее шероховатость из-за коррозии, гофр и вмятин. Это обусловливает увеличение сопротив­ления трения корпуса судна, которое непрерывно возрас­тает и практически не восстанавливается до первона­чальной величины при доковании и покраске. Поврежда­ются кромки и поверхности гребного винта. Изменяются характеристики работы и ГД вследствие износа топлив­ной аппаратуры, деталей ЦПГ, органов газообмена, за­грязнения полостей охлаждения втулок, цилиндровых крышек, охладителя продувочного воздуха и др.