Лабораторная работа №28.

Тема Изучение устройств контроля индикаторов, пиметров, масиметров

Цель: изучение устройств контроля: индикаторов, пиметров, масиметров.

Материальное обеспечение:

· натурные образцы двигателей лаборатории СЭУ;

· приборы контроля

· плакаты.

Вводный контроль:

1. Конструкция пружинных индикаторов.

2. Конструкция стержневых индикаторов.

3. Особенности конструкций пиметров.

4. Конструкция устройств привода индикаторов.

5. Конструкция максиметров.

6. Назначение и область применения проборов теплотехнического контроля.

Краткая теория

Контроль за работой судовых дизельных установок осуществляется с помощью специальных измерительных приборов, позволяющих объективно судить о правильности протекания рабочих процессов. Необходимо осуществлять постоянный контроль за теми параметрами, отклонение которых от заданных величин может вызвать ухудшение мощностных характеристик или других эксплуатационных качеств двигателя, а в отдельных случаях привести к его аварии. К таким параметрам следует отнести давление смазочного масла, температуру охлаждающей воды, частоту вращения коленчатого вала и др.

В судовых дизельных установках используют следующие приборы контроля:

· термометры, служащие для измерения температуры охлаждающей воды смазочного масла, выпускных газов и воздуха;

· манометры, предназначенные для измерения давления смазочного масла, охлаждающей воды, топлива, пускового воздуха и наддува;

· тахометры, измеряющие частоту вращения коленчатого и гребного валов, турбонагнетателей;

· уровнемеры, с помощью которых контролируют уровень топлива, масла и воды в различных цистернах.

Следует заметить, что в связи с интенсивным внедрением средств автоматизации в области контроля и управления судовыми энергетическими установками большое распространение получают специальные автоматические информационные устрой­ства. В системе автоматического управления они выполняют фун­кции непрерывного контроля за параметрами двигателя с их регистрацией.

. Подробные сведения об устройстве и работе контрольно-измерительных приборов и средств автоматической информации о ре­жимах работы дизельной установки приведены в соответствующем специальном курсе [раздел 4]

Индицирование двигателей

Мощность энергетической установки является главным показателем, характеризующим правильность технической эксплуатации судового двигателя.

Первичные мощностные характеристики двигателя устанавливают на заводских стендах, а также в процессе ходовых испытаний. Во время эксплуатации судна производят периодическое измерение мощности с помощью специального переносного прибора, называемого индикатором.

Индикаторы имеют специальное пишущее устройство с помощью которого вычерчивается графическое изображение рабочего цикла, т. е. замкнутая кривая, отражающая изменение давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от изменения объема, описываемого
поршнем. На рис. 228 представлена индикаторная диаграмма, снятая с рабочего цилиндра двигателя внутреннего сгорания. По оси ординат диаграмм откладываются давления, а по оси абсцисс -объём цилиндра в различные моменты цикла. В зависимости от частоты вращения, двигателя используют индикаторы с цилиндрическими или стержневыми пружинами. На рис 229 представлена кинематическая схема индикатора с цилиндрической пружиной, который рассчитан на индицирование малооборотных двигателей с частотой вращения до 500 об/мин. Этот прибор состоит из корпуса, пишущего устройства и барабана с бумажным бланком. Газы из цилиндра двигателя 10 поступают в цилиндр 9 индикатора и воздействуют на поршенек 8. Под действием давления газов поршенек перемещается вверх и через шток 6 растягивает цилиндрическую пружину 5 до момента достижения равновес­ного состояния. Через систему шарнирных рычагов пишущего устройства 7 движение поршенька передается на. рычаг-карандаш 4, свободный барабан 3 надевается бумажный бланк, на котором карандашом вычерчивается индикаторная диаграмма цикла. Барабан совершает возвратно-вращательное движение вокруг своей оси. В одну сторону вращение осуществляется посредством шнура 2, соединенного с индикаторным приводом 1 двигателя, а в другую — спиральной пружиной, находящейся внутри барабана. Соответственно в первом случае поршень рабочего цилиндра двигателя будет перемещаться вверх, а во втором случае'— вниз Индикаторный привод, называемый также ходоуменыпителем, копирует движение поршня рабочего цилиндра в некотором умень­шенном масштабе. Масштаб передачи зависит от соотношения длины плеч горизонтального шарнирного рычага. Пользуясь обозначениями схемы (рис. 229), составим пропорцию

a/b= l/S, откуда l= S/b где l — длина индикаторной диаграммы (см. рис. 233); S = 2R— ход поршня двигателя; R— радиус кривошипа.

При любых конструкциях ходоуменьшителей всегда a/b<1.

Это отношение подбирается в зависимости от величины хода поршня Sтаким образом, чтобы длина индикаторной диаграммы I не превышала длины окружности барабана.

Конструкции ходоуменьшителей могут быть различными. На пример, широко распространены приводы с поворотными головками. Такой привод установлен один на двигателе, но за счет специального устройства позволяет снимать диаграммы с любого цилиндра.

Если массу подвижных частей индикатора довести до весьма значительных размеров и этим увеличить их инерцию, то при определенных конструктивных соотношениях и достаточно быстром изменении давления в рабочем цилиндре пишущее устройство установится в уравновешенном состоянии и вычертит на бланке горизонтальную прямую линию, соответствующую некоторому cpeднему давлению газов в цилиндре двигателя во времени. На этом принципе основана работа пиметров.

Схема прибора показана на рис 240. В цилиндрическом корпусе 21 установлены массивные диски 13 и 15 называемые соответственно основной и дополнительной массами Диски связаны между собой спиральной пружиной 14. На сплошной оси 6 посажены дополнительная масса и стрелка 4, а на пустотелой оси 7 — основная масса и шестеренка 5. С шестеренкой 5 входит в зацепление зубчатый сектор 25, связанный тягой 24 с рычагом23, имеющим противовес 16. Правый конец рычага шарнирно подвешен на тяге 17. Осью 8 рычаг соединен с вильчатым штоком 22 поршенька 20. Шток соединен с пружиной 3, которая упирается в полый винт 1.

Поршенек находится во втулке 19, закрепленной в корпусе прибора. Накидной гайкой 12 пиметр крепится к индикаторному крану двигателя. Газы из цилиндра двигателя давят на поршенек и это усилие передается массивным диском.

Усилие будет изменяться периодически, соответственно частотрй циклов.

Следовательно, массы и стрелка прибора придут в колебательное движение с некоторой амплитудой, которая будет тем меньше, чем больше масса дисков, и чем выше частота вращения вала двигателя. В действительности амплитуда колебаний настолько мала, что колебания становятся практически незаметными. Стрелка прибора указывает ца шкале величину среднего давления газов в цилиндре во времени. Вследствие того что это давление будет средним не по ходу поршня (как в поршневом индикаторе), а по углу п. к. в., оно носит название среднего давления во времени и обозначается через pt-

Параметр p_tявляется косвенным показателем цилиндровой мощности. Следовательно, определив величину p_tво всех цилиндрах двигателя, можно судить о степени равномерности распределения нагрузки по отдельным цилиндрам. В этом преимущество пиметра. Недостаток же этого прибора состоит в той, что по его показаниям нельзя определить мощность, развиваемую в цилиндрах двигателя.

Давление сжатия и горения можно определить при помощи максиметра. Газы из цилиндра двигателя поступают к манометру, проходя через невозвратный клапан. При включенных топливных насосах манометр будет показывать давление сгорания, а при выключенной подаче топлива — давление в конце сжатия. Ошибка измерений не превышает 0,03 МПа (0,3 кгс/см²) и является несущественной.

Максиметр (рис. 241) состоит из корпуса 9 и манометра 12. Корпус изготовлен из стали и снабжен ребрами для более интен­сивного отвода теплоты. К корпусу на резьбе крепится стальная промежуточная камера 2, также имеющая рёбра при помощи накидной гайки 1 прибор присоединяется к индикаторному крану
цилиндра двигателя.

Трехходовым клапаном 10 полость максиметра может сообщаться с атмосферой для выпуска газов или с манометром (через штуцер 11). Внутри максиметра находятся щелевой 3 и сетчатый 4 фильтры, задерживающиетвердые частицы продуктов сгоранияседло 5 клапана 7 и дроссельнаяшайба 6. Подъем клапана регулируется ограничителем 8.Ограничение подъема клапана имеет существенное значение, так как; при малом подъеме клапан(порядка0,2—0,3 мм) создается значительное сопротивление проходу газов, особенно в начальный период пуска. Дополнительное сопротивление создается дроссельной шайбой. Благодаря наличию этих сопротивлений исключается возможность резких колебаний стрелки манометра и быстрого выхода прибора из строя

Прибор работает следующим образом: после продувания индикаторного крана и присоединения максиметра индикаторный кран открывают не более чем на 30 с. Невозвратный клапан 7 пропускает газы только в одном, направлении, и через некоторое числорабочих циклов в полости прибора устанавливается давление, равное максимальному давлению в цилиндр двигателя. После определения давления газы стравливают в атмосферу и прибор снимают с индикаторного крана

Ввиду возможности быстрого загрязнения максиметра смолистыми и другими осадками, после использования его необходимо разобрать и тщательно очистить детали, а при обнаружении неплотности— притереть детали и смазать их.

Некоторые модели максйметров не имеют манометров. Давление газа определяется изменением нагрузки на пружину, соединенную с поршеньком. Перемещение поршенька вызывает по-5ворот головки, на которой нанесена измерительная шкала, внешне; похожая на шкалу микрометрических измерительных приборов.;;

В заключение следует отметить, что максиметр позволяет определять наибольшее давление не только в цилиндрах двигателей,но и в форсуночных трубопроводах (при определении величинывпрыска для последующей регулировки топливной аппаратуры

Содержание отчета: тема,цель лабораторной, материальное обеспечение, отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Дать определение «теплотехнический контроль»

2. Назначение теплотехнического контроля.

3. Перечислить основные приборы для проведения теплотехнических испытаний

4. Зарисовать кинематическую схему индикатора с цилиндрической пружиной.

5. Зарисовать кинематическую схему индикатора со стержневой пружиной

6. Дать описание принципа работы пиметра.

7. Дать описание принципа работы максиметра.

8. Указать основные достоинства и недостатки индикаторов, пиметров, максиметров при проведении теплотехнических испытаний.

Литература

16. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 2014г..

17. Захаров Г.В.Техническая эксплуатация судовых энергетических установок- изд.3 исп. и допол.- М.Трас Лит.2013.-320с.