Работа при отключенных цилиндрах ТНВД

Отключение цилиндров чаще всего происходит при выходе из строя топливной аппаратуры — зависании плунжеров и клапанов ТНВД, разрыве форсуночных трубопроводов, зависании игл форсунок. Причинами может служить использование грязного топлива, попадание в топливо воды, коррозия и эрозия топливной аппаратуры, слишком высокая (или наоборот — слишком низкая) температура топлива, несоответствие сорта топлива зазорам прецизионных пар, нарушение режима охлаждения, некачественное изготовление топливной аппаратуры. Реже цилиндры отключаются из-за аварий деталей цилиндра. В зависимости от характера аварии возможен частичный или полный демонтаж элементов движения.

Судовой топливный насос высокого давления

Для отключения цилиндра в первую очередь необходимо отключить топливоподачу (застопорить в верхнем положении плунжер или регулирующий клапан ТНВД). В зависимости от характера демонтажных работ и конструкции двигателя необходимо уменьшить или вовсе отключить цилиндровую смазку, охлаждение цилиндра, поставить заглушки на системе циркуляционной смазки и на системе газообмена. Особо следует обратить внимание на необходимость отключения магистрали пускового воздуха в цилиндр, когда поршень отключенного цилиндра подвешен.

Самопроизвольное отключение цилиндра обнаруживается по помпажу турбокомпрессора, падению частоты вращения, снижению температуры газов на выходе из цилиндра и повышению температуры газов на работающих цилиндрах. Нагрузка на оставшиеся в работе цилиндры возрастает. Уровень возрастания нагрузки зависит от способа регулирования частоты вращения.

Если двигатель с предельным регулятором частоты вращения работал полным ходом на режиме, характеризуемом точкой 1 на рис. №4, то после отключения цилиндра обороты снизятся до величины n2, а режим оставшихся в работе цилиндров будет характеризоваться закономерностями внешней характеристики ha1 = const (точка 2). Если у двигателя всережимный регулятор, то при падении оборотов регулятор переставит топливную рейку на большую подачу вплоть до упора рейки.

Нагрузка на цилиндры значительно возрастет; режим будет характеризоваться точкой 3, лежащей на внешней характеристике номинальной мощности haном = const. Частота вращения n1 будет больше, чем при предельном регуляторе, однако меньше, чем до отключения цилиндра. Как в 1-м, так и во 2-м случаях режим работы двигателя выходит за пределы ограничительной характеристики, двигатель будет перегружен по Ре. Следовательно, при отключении цилиндра необходимо переставить топливную рейку на меньшую подачу в соответствии с характером ограничения нагрузки, задаваемым фирмой — строителем.

Рис. 4 Изменение режима работы двигателя при самопроизвольном отключении цилиндра: 1-2 — при предельном, 1-3 — при всережимном регуляторе

Если фирма допускает при отключении цилиндров работу при номинальном среднем индикаторном давлении: Р1 = Рi ном, то режим работы будет характеризоваться частотой вращения, равной:

np = V P((Vs nн 3 iр ηм) / 0,06m Neн)          (№1)

  • где Vs — рабочий объем цилиндра;
  • m — коэффициент тактности;
  • Neн — номинальная мощность;
  • nн — номинальная частота вращения;
  • ηм — механический кпд;
  • iр — количество оставшихся в работе цилиндров.

Механические потери двигателя уменьшаются при снижении частоты вращения. При демонтаже элементов движения аварийного цилиндра механические потери еще более уменьшаются, что необходимо учитывать при определении ηм.

Частота вращения, найденная но приведенной выше формуле, может рассматриваться как предельно возможная при отключении одного или нескольких цилиндров. Такая частота вращения возможна лишь в двигателях без наддува, где допускается работа по ограничительной характеристики Pi = const. В двигателях с газотурбинным наддувом требуется снижать Рi при отключении цилиндра в соответствии с закономерностями ограничительной характеристики из-за ухудшения воздухоснабжения; обороты снижаются более значительно.

Топливный насос

Мало того — обороты приходится снижать еще более из-за вибраций корпуса и помпажа компрессора. При отключении цилиндров возрастание амплитуды суммарного касательного усилия TΣ приводит к росту степени неравномерности вращения коленчатого вала, что даже без демонтажа элементов движения аварийного цилиндра может привести к недопустимо сильным вибрациям корпуса. Вибрации значительно возрастают при демонтаже цилиндра из-за нарушения уравновешенности двигателя.

Помпаж компрессора при отключении цилиндра практически неминуем при импульсном газотурбинном наддуве. Для уменьшения помпажа приходится снижать обороты, еще более ухудшать воздухоснабжение путем стравливания воздуха из продувочного ресивера в атмосферу (для снижения противодавления на нагнетании компрессора) или даже исключать из работы еще один цилиндр.

Таким образом, при назначении режима работы дизеля при отключении цилиндра приходится принимать во внимание не только параметры ограничения нагрузки цилиндров, но и “вибрационные” и “помпажные” показатели.

Смотрите также:
а) Режимы полного хода
б) Режимы малого хода
в) Работа при “тяжелом” и “легком” винте
д) Работа двигателя при аварийном отключении ГТН

Ноябрь, 07, 2016 712 0
Читайте также