Общая характеристика судовой силовой установки.

Главный двигатель	марка	7S60MC
Количество цилиндров	i	7
Диаметр цилиндра	D	0,6
Ход поршня	S	2,4
Номинальная мощность	Ne н	14280
Номинальная частота вращения	n н	105

 

Коленчатый вал	Шток поршня	Распределительный вал
Фундаментная рама	Газотурбонагнетатель	Сальник штока поршня
Шатун	Коллектор	Ползун
Крейцкопфный узел	Выпускной клапан
Станина	Крышка цилиндра
Воздушный холодильник	Поршень
Ресивер	Втулка цилиндра
Рубашка цилиндра	Сервомотор

                                                     Двигатель 7S60MC

Масляная система.

Сток масла в циркуляционную цистерну осуществляется через отверстие в поддоне фундаментной рамы в корме двигателя.

В кормовой части поддона фундаментной рамы имеется отверстие, закрытое сеткой, для слива смазочного масла из картера в циркуляционную масляную цистерну, расположенную под двигателем в двойном дне корпуса судна.

На верху гидравлического цилиндра установлен воздушный клапан для удаления воздуха из гидравлической системы. Масло от этого клапана и от предохранительного клапана, а также протечки отводятся по каналу через штуцер в полость корпуса масляного привода.

Поршень охлаждается маслом, которое подводится и отводится с помощью сверления в поперечине крейцкопфа и стальной трубки внутри штока.

Крейцкопф - двухсторонний, с четырьмя ползунами, залитыми белым металлом. Поперечина стальная кованая со сверлеными каналами для прохода масла. К поперечине крепится резьбовым соединением подпятник штока поршня, колено телескопа подвода смазки и сливная труба масла охлаждения поршня.

Цилиндровая смазка включает в себя лубрикаторы с восемью точками смазки на каждом цилиндре с подачей масла на каждом ходе поршня.

Режимы работы ГД.

Исходные данные:

-Главный двигатель 7S60MC

-количество цилиндров i=7

-диаметр цилиндра D = 0,6м

-ход поршня S = 2,4м

-номинальная мощность N_eн = 14280 кВт

-номинальная частота вращения n_н = 105 об/мин

-среднее индикаторное давление на заданном режиме P_iз = 1,92 мПа

-заданная частота вращения n_з = 90 об/мин

-коэффициент избытка воздуха α = 2,0

-давление наддува P_к = 0.3 мПа

-давление окружающей среды P₀ = 0,1 мПа

-температура окружающей среды T₀ = 310 К

-показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре: n_e = 1,5

-коэффициент остаточных газов γ_R = 0,1

А. Показатели работы ГД.

1. Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива.

Характеристика топлива:

а) содержание углерода  кмоль/кг

б) содержание водорода  кмоль/кг

в) содержание кислорода  кмоль/кг

г) содержание серы  кмоль/кг

д) содержание воды  кмоль/кг

Теплотворная способность

Теоретически необходимо количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

2. Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

3. Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня:

Относительная доля потерянного хода поршня:

   Давление в продувочном ресивере:

Давление в цилиндре в начале процесса сжатия:

Температура заряда в цилиндре в конце процесса наполнения:

 Подогрев воздуха о стенки цилиндра:

Температура остаточных газов:

Действительна степень сжатия в цилиндре:

4. Индикаторная мощность на заданном режиме работы

 рабочий объем цилиндра:

m=1 –коэффициент тактности.

5. Удельный индикаторный расход топлива для заданного режима работы ГД

=(433*η_н*P_s)/(L*P_iз*T_s) = = 0.175 г/кВт*ч

6. Индикаторный КПД

где теплотворная способность

 

7. Часовой расход топлива для заданного режима

В = g_i*N_iз = 0.175*13540 =2370 кг/ч

8. Индикаторный вращающий момент на заданном режиме

М_iз = (30*N_iз)/(π*n_з) = (30*13540)/(3,14*93) = 1391 кН*м

 

Тепловой баланс.

В процессе технической эксплуатации ГД имеет место несоответствие индикаторной мощности, развиваемой в цилиндрах двигателя, и эффективной мощности, получаемой с выходного фланца коленчатого вала.

Величина этого несоответствия эквивалентна мощности механических потерь, складывающихся из потерь мощности на:

- трение в сопряженных парах (поршень, поршневые кольца, цилиндровая втулка, подшипники, крейцкопф и его направляющие);

- привод вспомогательных механизмов;

- вентиляцию, связанную с аэродинамическим сопротивлением движению поршней, вращению маховика, коленчатого вала с шатунами и других деталей.

К основным факторам, влияющим на мощность механических потерь, относятся: скоростной режим ГД и его нагрузка, состояние пар трения, характеристики и температура масла.

1. Механический КПД на номинальном режиме принимаем η_м = 0.94

2.  Уравнение теплового баланса в относительных величинах:

1= η_е + Х_w + X_уг + Х_нб

Где   η_е = η_i  * η_м = 0,491 * 0,94 = 0,46;

Х_w = 0,167 – относительная величина потерь в окружающую среду;

X_уг = 0,4 – относительная величина потерь с уходящими газами;

Х_нб = 0,03*(1-0,925* η_i) = 0,016 – относительная величина потерь, найденная по эмпирической формуле;

 Х_нб = 1 - η_е -  Х_w - X_уг = 1 – 0,46 – 0,167 – 0,4 = 0,027 – уточненное значение.

 

3. Тепловой баланс может быть представлен в виде следующего уравнения:

1 = η_е + q_уг + q_ц + q_м + q_в + q_п +q_ост

 

Где q_уг = 0,38 – потери тепла с уходящими газами;

q_ц = 0,04 – потери тепла на охлаждение цилиндров;

q_м = 0,01 – потери тепла с охлаждающим маслом;

q_в = 0,08 – потери тепла с охлаждающей водой;

q_п = 0,03 – потери тепла на охлаждение поршней;

 q_ост = 0,2 – потери тепла в окружающую среду от ГД и от масла охлаждающей воде в циркуляционных масляных цистернах.

Данные взяты из таблицы 6,1 источника(2).

 

В. Виды нагружений.

  В процессе работы судового ЭК нагружение его ГД происходит под воздействием двух видов нагрузок:

- моментом сопротивления гребного винта М_гв;

- движущим моментом М_е.

  Под нагружением ГД понимается соответственное изменение его режимных показателей до входа частоты вращения n в регламентированную зону нестабильности в окрестности заданного значения частоты вращения n_з.

  В первом случае (увеличение М_гв требуется оценка величины нагружающего воздействия тепловой и механической напряженности ГД, во втором (увеличение М_е) – влияние нагрузки на КШМ в пределах рабочего цикла.

Эффективный движущий момент:

М_е = М_i * η_мех = 1391 * 0,94 = 1308 кН*м

  Для мощных МОД ведущие дизелестроительные фирмы строго оговаривают программу нагружения (основной критерий – выход на требуемое тепловое состояние деталей), при этом полагая, что режим нагружения имеет малый удельный вес в общем времени ТЭ судна.

 

 Заградительные параметры и ограничительные характеристики.

При работе Гд в составе ЭК он может быть перегружен до выхода на внешнюю характеристику, по которой он эксплуатируется в соответствии с положением рейки ТНВД на упоре, обеспечивающем максимальную цикловую подачу топлива. Он обычно устанавливается при проведении сдаточных испытаний для определенных атмосферных условий с учетом 10% перегрузки и максимально допустимой частоты вращения ГД. Его перегрузка может произойти и при работе на долевых режимах работы в двух случаях: при отклонении параметров атмосферы от значений, которые имели место при сдаточных испытаниях; значительном увеличении момента сопротивления. Оценка состояния перегрузки ГД в условиях ТЭ производится с использованием следующих режимных показателей: температура уходящих газов t_уг; максимальное давление сгорания топлива P_z;

Цикловая подача топлива b_ц; коэффициент избытка воздуха α; максимальная величина движущего момента М_е. Наиболее распространенный доступный режимный показатель – это температура уходящих газов. Он может быть использован как для оценки нагрузки ГД, так и для ее ограничения.

  Это объясняется следующими обстоятельствами: изменение температуры уходящих газов имеет связь с изменением нагрузки ГД, а значит с теплонапряженностью деталей, которые используют камеру сгорания. Для предотвращения перегрузок ГД устанавливается зона допускаемых режимов его работы с учетом возможного нагружения под влиянием: внешней среды; состояния корпуса судна и гребных винтов; деталей движения и топливной аппаратуры ГД; маневровых операций и др. Образование такой зоны осуществляется путем дополнительного наложения на поле располагаемых режимов работы ГД ограничительных характеристик. Основная цель построения таких характеристик состоит в обеспечении максимального ресурса ГД. Размеры зоны допускаемых режимов должны обеспечивать отсутствие перегрузок ГД при всех возможных видах и характеристиках его нагружения.

  Расчет и построение ограничительных характеристик для длительных режимов работы ГД произведен в следующей части курсового проекта.