Система регулирования скорости

Система управления предназначена для пуска, реверса и ре­гулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для пуска дизеля необходимо привести во вращение его коленчатый вал от постороннего источника энергии. Сжатие воздуха в цилинд­ре дизеля при пуске должно обеспечить достаточное для само­воспламенения топлива повышение температуры. При малой часто­те вращения увеличивается продолжительность процесса сжатия, возрастают утечки воздушного заряда через неплотности, сжи­маемый воздух заметно охлаждается от стенок цилиндра. Пус­ковая частота вращения пуск зависит от конструктивных особен­ностей двигателя, способа смесеобразования, качества распили­вания топлива и других факторов и составляет 15—20% от ее номинального значения. По Правилам Регистра СССР пуск глав­ных судовых двигателей должен осуществляться безотказно при температуре в машинном отделении не ниже 8°С, из холодного состояния и при любом положении коленчатого вала.

В дизелях применяются следующие способы пуска: ручной, стартерный, сжатым воздухом (пневматический). Наиболее рас­пространен пуск сжатым воздухом. В мало- и среднеоборотных дизелях пуск осуществляется воздухом давлением 25—30 кгс/см² (2,5—3,0 МПа), в малооборотных двигателях в прогретом состо­янии 4—7 кгс/см² (0,4—0,7 МПа). Для пуска многооборотных двигателей необходимо, чтобы давление возуха было выше. Это объясняется значительными тепловыми потерями в процессе сжа­тия из-за большой относительной поверхности охлаждения.

Пускосуществляется при положении поршня, соответствующем началу такта расширения. В этот момент в цилиндр через спе­циальный пусковой клапан поступает сжатый воздух. Под его дав­лением поршень движется вниз, вращая коленчатый вал. В пери­од пуска воздух поступает последовательно во все цилиндры в порядке их работы.

Воздухораспределитель служит для управления мо­ментами открытия и закрытия пусковых клапанов в порядке ра­боты цилиндров. По конструкции воздухораспределители разде­ляются на дисковые, золотниковые и клапанные. Дисковые распределители обычно применяют в многооборотных дизелях. Золотниковые воздухораспределители выполняют инди­видуальными или групповыми. Индивидуальные золотнико­вые воздухораспределители устанавливаются для каждого цилиндра, и они приводятся в действие от кулачных шайб распре­делительного вала. Это позволяет уменьшить длины воздухопро­водов и выполнить их одинаковыми. В групповых воздухораспре­делителях все золотники устанавливаются в одном корпусе и при­водятся в действие от собственного распределительного валика с кулачными шайбами (распределители с рядным расположением золотников) или располагаются звездой вокруг одной шайбы (распределители со звездообразным расположением золот­ников).

Для изменения направления движения судна или для ускоре­ния его остановки необходимо изменить направление вращения гребного вала, что осуществляется реверсивно-разобщительными муфтами или специальными реверсивными устройствами (систе­мами реверса). Реверсивные муфты применяют в установках с двигателями небольшой мощности. Применение муфт (механиче­ских, гидравлических и электрических) усложняет установку и снижает надежность ее работы, однако позволяет применять в ка­честве главных нереверсивные дигатели. Винты регулируемого шага (ВРШ) также позволяют применять нереверсивные дизе­ли. При этом пуск дизеля осуществляется почти без нагрузки, так как лопасти ВРШ при этом устанавливают в положение ну­левого шага. Системы реверса применяют для изменения направ­ления вращения коленчатого вала мало- и среднеоборотных судовых дизелей. Во избежание ошибочных действий обслужива­ющего персонала при реверсировании дизеля пусковое и ревер­сивное устройства блокируют между собой и с машинным теле­графом.

Система охлаждения

Система охлаждения служит для отвода тепла от деталей главных и вспомогательных дизелей, от масла и наддувочного воздуха и для поддержания допустимых температур, определяе­мых жаропрочностью материалов, термостабилыюстью масла и оптимальными условиями протекания рабочего процесса.

В качестве охлаждающих жидкостей в современных дизельных установках используюг пресную и забортную воду, масло и топ­ливо. Пресная вода, циркулирующая по замкнутому контуру, может охлаждать все детали двигателя, нагревающиеся от со­прикосновения с горячими газами: рабочие втулки, крышки ци­линдров, головки поршней, распылители форсунок, корпуса га­зотурбонагнетателей, выпускные коллекторы. Забортной водой охлаждают в теплообменниках пресную воду, масло и воздух пос­ле газотурбонагнетателей. Маслом охлаждают головки поршней, топливом — распылители форсунок. Количество тепла, отводи­мого системой охлаждения, составляет от 15 до 35% всего тепла, выделяемого топливом.

Элементы системы охлаждения.

Циркуляционные на­сосы пресной воды обеспечивают непрерывную подачу пресной воды на охлаждение деталей двигателя и ГТК.

Насосы забортной воды прокачивают забортную воду через теплообменные аппараты системы охлаждения. Все современные энергетические установки с малооборотными ДВС комплектуют автономными электроприводными насосами центробежного типа, основными преимуществами которых являются простота конст­рукции и надежность в работе. Главные двигатели малой мощности и дизель-генераторы могут иметь навешенные на двигатель насосы с приводом от коленчатого вала дви­гателя.

Водоохладители отводят тепло из системы, охлаждая пресную воду забортной. Принципиально они не отличаются от маслоохладителей. В водоохладитёлях трубчатого типа заборт­ная вода движется внутри трубок, а пресная омывает их снаружи, что позволяет применять механическую очистку внутренней по­верхности трубок; наружная поверхность очищается только хи­мическими препаратами.

Расширительные цистерны устанавливают над дви­гателем, они служат для создания подпора воды на всасывающей стороне насоса, пополнения утечек удаления воздуха и водяных паров из системы и создают дополнительный объем при нагре­вании воды.

Байпасный клапан, управляемый вручную или от тер­модатчика, служит для поддержания постоянного температурного режима в системе за счет перепуска части воды мимо водоохла- дителя.

Системы охлаждения главных и вспомогательных двигателей могут быть объединенными и раздельными. В раздельных системах вспомогательные двигатели имеют автономную си­стему и обслуживаются навешенными на двигатель насосами и теплообменниками. Объединенную систему охлаждения обслуживают общие для главных и вспомогательных дизелей на­сосы, водоохладители и расширительная цистерна; система ком­пактна и позволяет на стоянке прогревать главный двигатель го­рячей водой из системы работающих дизель-генераторов.

Принципиальная схема системы охлаждения зависит от рода жидкости, охлаждающей поршни и форсунки. Двигатели, у ко­торых поршни и форсунки охлаждаются водой, могут нметь трех- или двухконтурную систему. В первом случае система бхлаж- дения имеет три автономных контура пресной воды для раздель­ного охлаждения: цилиндров и корпусов ГТН, поршней, форсу­нок. Каждый контур имеет свои насосы пресной воды, теплооб­менники и расширительную цистерну. Во втором случае имеются два автономных контура охлаждения; цилиндров и корпусов ГТН и поршней, а также форсунок.

Преимуществом первой системы является то, что пресная во­да, охлаждающая цилиндры, не загрязняется топливом, попада­ющим из системы высокого давления через плоскости разъема форсунок, и маслом, оседающим на трубах телескопии охлажде­ния поршней. Основным недостатком этой системы является уве­личение числа насосов, теплообменников, цистерн, длины трубо­проводов Эта система применяется на судах с двигателями Зуль- цер типа RD. Двухконтурная система применяется на двигателях МАН. На судах с главными двигателями Бурмейстер и Вайн во­дой охлаждаются только цилиндры, поршни охлаждаются мас­лом, форсунки — топливом.

Принципиальная схема контура пресной воды

Принципиальная схема контура пресной воды для охлаждения цилиндров и ГТК включает циркуляционные насосы 5, водоохладнтелн 4, включенные параллельно, расширительную цистерну 13, распределительный коллектор 7, коллектор 1 отхо­дящей из двигателя и ГТК воды. Из коллектора 7 вода подводит­ся к цилиндрам и корпусам выпускных заслонок и на охлаждение корпусов ГТК 8. Из коллектора 1 через холодиль­ник 4 вода направляется в приемную полость насосов. Байпас- ныу клапан 3, управляемый термодатчиком, перепускает часть воды мимо холодильника, поддерживая заданный температурный режим.

Труба 10 соединяет расширительную цистерну со всасываю­щим трубопроводом насосов, обеспечивая необходимый подпор. По трубам 15 из полостей охлаждения двигателя, ГТК я корпу­сов водоохладителей вместе с водой отводятся воздух и водяные пары. Расширительная цистерна имеет вентиляционную трубку 14, сливную трубу 11 для перелива воды в цистерну пресной во­ды, расположенную в междудонном пространстве, и трубу 12 для пополнения воды в системе. При подготовке главного двига­теля к пуску горячая вода из дизель-генераторов подводится к главному двигателю по трубе 6; до трубе 9 или 2 вода идет на охлаждение дизель-генераторов.

Система забортной воды. Забортная вода охлаждает в тепло­обменниках пресную.воду, масло и воздух (в двигателях с над­дувом). Система забортной воды имеет следующие элементы: кингстонные ящики с кингстонами, фильтры, насосы, трубопро­воды, арматура.

Система управления

Характерные особенности системы управления: раздельный пуск; реверсирование распреде­лительного вала осуществляется за счет его разворота относитель­но коленчатого вала на угол реверса; реверсирование начинается с момента пуска дизеля, что уменьшает расход воздуха и сокра­щает время реверса.

Система управления двигателем

Основные узлы системы: запорный клапан А, главный пуско­вой клапан Б, пусковые клапаны В цилиндров, воздухораспреде­литель Г, клапан управления пуском 20, золотник реверса 26, реверсивный механизм Д, тормозной цилиндр 8 и блокировочная муфта 7.

Управление двигателем осуществляется топливно-пусковой II и реверсивной рукоятками, сблокированными между собой сек­торами 24 и 25 так, что перестановка топливно-пусковой рукоят­ки в положение «пуск» возможна только при нахождении ревер­сивной рукоятки в одном из крайних положений («вперед» или «назад»), а в положение «работа» — после окончания реверса; перестановка реверсивной рукоятки возможна только при нахож­дении топливно-пусковой рукоятки в положении «стоп».

При открытии запорного клапана А воздух из пус­кового баллона поступает к главному пусковому клапану Б и од­новременно к клапану управления пуском 20, прижимает его к седлу к проходит в управляющий цилиндр главного пускового клапана. При установке топливно-пусковой рукоятки в положен ние «пуск» с помощью тяги 21 и рычага 22 клапан 20 переме­щается в верхнее положение, в результате чего перекрывается доступ воздуха к управляющему цилиндру главного пускового клапана, а имеющийся в этом цилиндре воздух через отверстия в корпусе клапана управления пуском выпускается в атмосферу. Главный пусковой клапан открывается, и воздух одновременно поступает к пусковым клапанам В рабочих цилиндров н к воз­духораспределителю Г, прижимая штоки его золотников к кулач­ным шайбам. Коленчатый вал двигателя начинает вращаться на воздухе; Затем топливно-пусковую рукоятку устанавливают в по­ложение «работа». При этом зуб на рычаге 22 соскочит с высту­па тяги 21, пружина оттянет левый конец рычага 22, воздух пе­реместит клапан 20 вниз и поступит в управляющий цилиндр глав­ного пускового клапана, который закроется. Двигатель начинает работать на топливе.

Для реверсирования дизеля топливно-пусковую рукоятку устанавливают в положение «стоп», а реверсивную — в требуемое положение («вперед» или «назад»). При этом с помощью системы тяг и рычагов производится осевое перемещение кулачкового ва­лика 23 воздухораспределителя и поворот золотника реверса 26, Затем топливно-пусковую рукоятку устанавливают в положение «пуск», и после открытия главного пускового клапана воздух по ступает через золотник 26 в тормозной цилиндр 8, который своим роликом будет удерживать от проворачивания тормозной диск 13 тормозного блока 12, свободно посаженного на вал реверса. Вал реверса фланцевой муфтой 6 соединен с распределительным ва­лом 5.

Реверсирование распределительного вала осуществляется в начале первого оборота коленчатого вала при помощи реверсивного механизма.

Звездочка 4, соединенная цепным приводом с приводной звез­дочкой коленчатого вала, свободно сидит на втулке 11 рамы ре­версивного механизма, закрепленной на валу реверса с помощью шпонки. В кронштейнах рамы 19 находятся подшипники рамо- вых шеек 3 реверсивных кривошипов. Кривошипные шейки раз­мещены в ползунах 2, которые могут скользить в прорезях спиц звездочки 4. Во время работы двигателя реверсивные кривошипы находятся в одном из крайних положений в зависимости от сто­роны вращения звездочки 4 и служат связующими звеньями меж­ду звездочкой и реверсивным валом. Кронштейны рамы при этом упираются в специальные пружинные амортизаторы 1, установ­ленные на ободе звездочки 4. Реверсивные кривошипы снабжены шестернями 10, сцепленными с шестерней 9 тормозного блока. На торцах тормозного диска 13 и втулки 16 имеется по два ку­лачка 14, определяющих поворот распределительного вала отно­сительно тормозного диска на угол 130°. Втулка 16 сидит на шпонке на валу реверса я имеет фигурную шайбу 28, на которую опираются ролики двух фиксаторов 27, укрепленных на тормоз­ном диске и препятствующих самопроизвольному реверсирова­нию.

По наружным шлицам втулки 16 может перемещаться бло­кировочная муфта 7, внешнюю винтовую нарезку которой охва­тывает закрепленная на тормозном диске гайка 15. При повороте вала реверса и втулки 16 муфга 7 будет перемещаться вдоль оси и через тяги и рычаги воздействовать на золотник 26 и сектор блокировки топливоподачи.

При реверсировании тормозной блок 12 остается непод­вижным, а коленчатый вал и звездочка 4 приводятся во вращение в новом направлении при помощи сжатого воздуха. Шестерни 10 обкатываются вокруг шестерни 9 тормозного блока, и реверсив­ные кривошипы поворачиваются до тех пор, пока кулачки 14 на торцах диска 13 и втулки 16 не придут в соприкосновение после относительного поворота на 130° (на дизелях типа K-GF ревер­сивные кривошипы поворачиваются с помощью лопастных масля­ных сервомоторов). При этом оси топливных 18 и выпускных 17 кулачных шайб из положения отставания на 15° вначале догонят приводную звездочку, а затем к концу перекладки вала уйдут вперед соответствующих кривошипов на 15°.

После окончания реверса осевое перемещение муфты 7 приво­дит к перестановке сектора блокировки топливоподачи в положе­ние, блокирующее реверсивную рукоятку, но позволяющее уста­навливать топливно-пусковую рукоятку в положение «работа». Одновременно золотник 26 смещается в осевом направлении в положение, при котором воздух из тормозного цилиндра выпуска­ется в атмосферу и тормозной блок начинает вращаться вместе с валом реверса.