Сумарний вплив експлуатаційних факторів на витрату палива дизеля типу 6S46MC

Оцінюємо зміну питомої  витрати палива внаслідок зміни  міри стиску ε за формулою

,     (5.4)

 

де *_ут - питома витрата умовного палива, кг/(кВт·година);

*^*_* - нижча робоча теплота згорання палива, кДж/кг.

Розрахункові значення *_ут наведено у табл. 5.1.

 

Таблиця 5.1 - Вплив міри стискування на економічність теоретичного циклу

	12	14	16	18	20
	0,5415	0,5649	0,5842	0,6006	0,6146
, к	0,1557	0,1492	0,1443	0,1404	0,1372

 

Для двигуна з діаметром  циліндра 460 мм і ходом поршня 1932 мм відкладення нагару завтовшки 1 мм змінює міра стиску з * = 13,5 до * = 19, що в умовному перерахунку на паливо (мазут марки М100) з *^*_* = 39200 кДж/кг призводить до зниження його питомої витрати на 0,013 кг/(кВт·година). Формально із збільшенням товщини нагару витрата палива повинна зменшуватися, але не слід забувати про те (другий аспект розгляду питання), що підвищене нагароутворення, як наслідок порушення подачі палива або змащення циліндра, призводить зазвичай до несправності поршневих ущільнюючих кілець. Вони втрачають рухливість, починаючи з верхнього кільця, і ламаються. Порушення в роботі ущільнюючих кілець викликають появу протікань газів, які компенсують збільшення міри стиску у зв'язку із зміною розмірів камери згорання. Останній чинник впливає і на інші дві характеристики теоретичного циклу ДВЗ: міру підвищення тиску λ і міру попереднього розширення ρ.

Для умов чистої камери згоряння

ρ = V_z/V_c і ε = V_a/V_c,

де V_z - об'єм циліндра у кінці горіння при р = const;

V_c - об'єм камери стиску;

V_a - об'єм циліндра на початку стиску.

При утворенні нагару на стінках циліндра ρ' = V_z/V_c' і

 

.     (5.5)

 

де k_с = 1 - V_c'/V_c -  коефіцієнт зменшення об'єму камери стиску від ε до ε' (незалежно від форми камери).

Виразимо нову міру попереднього розширення ρ' через нову міру стискування  ε', для чого позначимо V_z - V_c = V_p. Припустимо, що значення V_p не змінюється із збільшенням нагару на стінках камери стиску (закон горіння і характер горіння при цьому не змінюються), тобто V_z' = V_c + V_p= V_c (V_z - V_c).

Але оскільки V_z/V_c = ρ, то V_z = V_cρ. Підставимо значення V_z у виразу 
V_z' = V_c(ρ - 1) + V_c, а потім у формулу для ρ'. Розділивши чисельник і знаменник на V_a і підставивши V_c = V_c (1 - k_с), після нескладних перетворень отримаємо

 

.      (5.6)

 

.     (5.7)

 

Аналогічно можна проаналізувати вплив зміни об'єму на міру підвищення тиску. Проте можливі зміни цих  двох параметрів мало впливають на величину виразу

 

.     (5.8)

Наприклад, зміна їх від  значень λ = 1,4 і ρ = 1,6 до λ' = 1,6 і  ρ' = 1,8 збільшують * від 1,5699 до 1,894. Ці зміни λ і ρ внаслідок зменшення об'єму камери стиску на 5% зменшують термічний ККД циклу усього лише на 0,3%, що відповідно може бути враховане при загальній оцінці зміни витрати палива у зв'язку із зміною об'єму камери стиску.

Твердий нагар невеликої  товщини на вогневих поверхнях циліндрової  втулки, поршня і кришки циліндра корисний як покриття, що оберігає ці деталі від  інтенсивної дії високої температури  газів і полум'я. Надмірне нагароутворення призводить до порушення нормальної роботи ущільнюючих кілець і, отже, відбивається на показниках робочого циклу. Помітні пропуски газів в процесі стиску при аналізі теоретичного циклу мають бути враховані зниженням показника політропи відповідно до значень тиску р_с і температури T_с стиску, що фактично досягаються. Пониження тиску і температури кінця стиску істотно міняє вид верхньої частини індикаторної діаграми (теоретичного циклу): зменшуються значення параметрів у кінці підведення тепла (p_z і T_z). збільшується міра попереднього розширення ρ. Усе це знижує теоретичний ККД циклу.

При оцінці індикаторного  ККД пониження *_* матиме додаткові причини: помітний витік газів в процесі стиску понизить коефіцієнт надлишку повітря при горінні α, збільшиться період затримки займання і швидкість падіння тиску на лінії розширення (при аналізі теоретичного циклу буде потрібно збільшення умовного показника політропи розширення). При помітному прояві усіх цих чинників двигун слід вивести з роботи, поршневі кільця замінити і усунути причини порушення їх працездатності.

Розрахунки показують, що падіння тиску стиску на 15% призводить до зниження термічного ККД циклу  приблизно на 1%. Стосовно теоретичного циклу дизеля це дає підвищення питомої  витрати палива, у зв'язку з чим  матиме місце перевитрата палива на головний двигун в місячному рейсі.

 

 

Безперервне безрозбірне очищення дизеля

 

Застосування систем безперервного  очищення (СБО) дозволяє значно знизити  інтенсивність процесу нагароутворення на деталях ЦПГ і в газоповітряному тракті, збільшити напрацювання двигуна на ресурс до перебирання без зниження надійності, підвищити економічність роботи дизеля.

Суть методу безперервного  очищення повітроохолоджувачів, впускних і випускних вікон циліндрових  втулок, поршнів і газового тракту полягає в періодичному уприскуванні в повітряний канал працюючого двигуна  водного розчину спеціального миючого  препарату. Миючий ефект препарату  заснований на ударній емульгуючій і розчинюючій дії його на сажеві і золові відкладення.

Миючий препарат, що подається  через форсунки в розпорошеному  виді спочатку розчиняє шламові відкладення  з повітроохолоджувача, повітряного  ресивера і впускних вікон циліндрових втулок. Надходячи в циліндри разом з продувальним повітрям, препарат вбирається в нагар крізь тріщини, розклинює їх і сприяє відділенню від поверхонь деталей. Разом з продуктами згорання пари рідини прямують в газовий тракт двигуна, де також спричиняють розпушуючу дію на нагаровідкладення. Ефективність застосування системи безперервного очищення багато в чому залежить від прийнятої рецептури миючої рідини, правильного вибору місць її підведення, дисперсності розпилювання, дозування та чистоти води.

Принципова схема системи  безрозбірного очищення газоповітряного  тракту і деталей ЦПГ двотактних двигунів з газотурбонаддувом зображена на рис. 5.2. Введення миючого препарату "Чистра" в повітряний тракт двигуна виконується за допомогою дозуючого пристрою, що складається з витратної цистерни 8 для приготування і зберігання миючого препарату місткістю до 0,5 м³, гідропневмобака - дозатора 7, форсунки 4, трубопроводів і арматури для підведення стислого повітря до дозатора і подачі розчину препарату в повітряний тракт двигуна.

Рисунок 5.2 - Принципова схема системи безперервного очищення малообертового дизельного двигуна: 1 - ЦПГ дизеля; 2 - ресивер продувального повітря; 3 - повітроохолоджувач; 4 - форсунка; 5 - розподільний колектор; 
6 - трубопровід стислого повітря; 7 - гідропневмобак-дозатор; 8 - витратна цистерна; 9 - турбокомпресор; 10 - захисні решітки газової турбіни; 
11 - дросельна шайба; 12 - трубопровід зливу промивальної води

 

Залежно від конструкції  двигуна в повітряний тракт може бути встановлені декілька форсунок різного виконання : 1) перед турбокомпресором (у фільтр-глушник) або перед дифузором; 2) перед повітроохолоджувачем на відстані не менше 1,5 м від його поверхонь; якщо розміри повітряного тракту не дозволяють витримати вказану  відстань, то форсунка встановлюється безпосередньо перед повітроохолоджувачем, при цьому її сопло прямує проти  потоку повітря, що створюється компресором; 3) безпосередньо в ресивер продувального повітря; для кріплення форсунки в заданому положенні на її корпусі і деталях повітряного тракту наносяться настановні мітки.

Накопичений великий досвід застосування в системах безперервного  безрозбірного очищення дизелів миючого препарату "Чистра", який є водним розчином поверхнево-активних речовин (ПАР), лужних добавок, інгібітору корозії і бутилового спирту. Препарат "Чистра" має наступні основні фізико-хімічні показники:

- зовнішній вигляд при  20 ^оС - однорідна прозора рідина жовто-коричневого кольору;

- густина при 20 °С - 0,965...0,975 г/см³;

- концентрація водневих  іонів - 9,0...12,0 рН;

- вміст спирторозчинних ПАР не менше 14,0 %.

Препарат "Чистра" - важкогорюча речовина. Готова до застосування в системах безперервного очищення миюча рідина містить близько 90 % води і є вибухопожежонебезпечною.

Речовини, що входять до складу препарату, за своїми токсичними властивостями  відносяться до помірно-небезпечних (клас 3) відповідно до ГОСТ 12.1.007-76.

Препарат має слабо  виражену дію на шкіру і слизові  оболонки. Упаковується в поліетиленову  тару по 50 кг або бочки місткістю 200 л.

Зберігання препарату "Чистра" допускається в закупореній тарі в суднових приміщеннях або на палубі під навісом (чохлами), що забезпечує збереження його від проникнення атмосферних опадів і променів сонця.

Гарантійний термін зберігання препарату 18 місяців з часу виготовлення.

Дозування миючого  розчину

Препарат "Чистра" є концентратом для приготування миючого розчину. Перед застосуванням необхідно розбавити 1 частину (за об'ємом) препарату 3 частинами дистильованої або питної води і ретельно розмішати.

Приготування миючої рідини при заповненні витратної цистерни доцільніше виконувати в окремій тарі місткістю близько 10 л.

Температуру миючого розчину  перед введенням в двигун рекомендується підтримувати в межах 25...30 °С.

Залежно від конструктивного  виконання і потужності двигуна  дозування подачі миючого розчину  для перших 4 місяців роботи дизеля з системою безперервного очищення вибирається з урахуванням рекомендацій виробника.

Подачу миючого розчину  до форсунок необхідно виконувати послідовно в два етапи: спочатку до форсунки, встановленої перед турбокомпресором, потім до форсунки - перед повітроохолоджувачем. Проміжок часу між подачами миючого розчину в турбокомпресор (ТК) повинен складати не більше 24 годин, в повітроохолоджувач - не більше 48 годин безперервної роботи двигуна. При підвищеному забрудненні трубок охолоджувача мазеподібними відкладеннями періодичність введення миючого розчину перед повітроохолоджувачем слід зменшити до 24 годин. При значних відкладеннях нагару на деталях ЦПГ необхідно через кожні 48 годин роботи дизеля додатково виконувати подачу миючого розчину до форсунок, встановлених в продувальному ресивері.

Для підвищення ефективності роботи системи безперервного очищення двигуна і особливо при незначних  відкладеннях на повітроохолоджувачі  рекомендується не більше ніж через 0,5 години після подачі миючої рідини виконувати додаткове уприскування дистильованої або питної води об'ємом близько 1 л. Через 4 місяці роботи двигуна з СБО необхідно оглянути і залежно від стану поверхонь, що очищаються, відкоригувати кількість і періодичність подачі миючої рідини.

Обслуговування системи безперервного очищення

Застосування СБО не накладає будь-яких обмежень або додаткових вимог до режимів роботи двигунів. Експлуатація їх повинна виконуватись згідно з діючими Правилами і інструкціями.

Враховуючи, що миючий препарат "Чистра" не є препаратом миттєвої дії і не чинить значного впливу на видалення твердих експлуатаційних відкладень, що утворилися раніше, застосування СБО рекомендується починати відразу після поточного ремонту двигуна, що включає також очищення ТК, повітроохолоджувачів і промивання ресивера продувального повітря.

Перед введенням в дію  системи безперервного очищення якість виготовлення і монтажу дозуючого  устаткування, а також робота форсунок на "уприскування" мають бути візуально  перевірена подачею в систему  стислого повітря і прісної води під тиском 0,4...0,6 МПа. При цьому форсунки потрібно від'єднати від повітряного тракту двигуна. Миючий розчин в повітряний тракт слід подавати при роботі двигуна на навантаженні, близькому до номінального. Після введення препарату двигун експлуатувати під навантаженням не менше 1 години.

Подачу миючого препарату  до форсунок виконують в наступному порядку:

• відкрити клапан підведення миючої рідини з витратної цистерни до дозатора;
• встановити руків'я 2-ходової пробки дозатора в положення "З" (заповнення);
• за покажчиком рівня переконатися в тому, що миюча рідина з цистерни надходить в дозатор; після заповнення дозатора закрити клапан на трубопроводі підведення розчину з витратної цистерни;
• відкрити спочатку запорний клапан подачі розчину до форсунки на розподільному колекторі, потім клапан підведення повітря до дозатора;
• перевести руків'я дозатора в положення "В" (уприскування), при цьому миюча рідину під тиском 0,4...0,6 МПа надходитиме до форсунки; перевірити подачу розчину препарату в двигун за оглядовим склом дозатора;
• після закінчення подачі рідини на одну з форсунок закрити клапани на магістралі стислого повітря і розподільному колекторі. Руків'я дозатора встановити в положення "З" (заповнення).