Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
По шифру определяем задание:
2-я группа заданий, вариант 6.
Задание 1.
Дано
Мощность эффективная, Pe=515 кВт;
Частота вращения, n=300 об/мин.
Определить мощность и частоту вращения коленчатоговала двигателя при работе по винтовой характеристике для нескольких режимов работы.
Расчетные параметры:
Расчетные режимы :
1). Согласованный винт:
2) «Легкий» винт:
3) «Тяжелый» винт:
По полученным результатам построим винтовую характеристику .
При гидравлически «легком» винте дизель при номинальной частоте вращения коленчатого вала не развивает номинальной мощности. С гидравлически «тяжелым» винтом коленчатый вал дизеля при сохранении нормальной подачи топлива по цилиндрам не развивает номинальной частоты вращения. Согласованность гребного винта с дизелем проверяют по результатам испытаний дизеля на стенде и судне путем совмещения графиков ограничительной и винтовых характеристик. При согласованном винте характеристики пересекаются в точке, соответствующей номинальной мощности и частоте вращения коленчатого вала дизеля.
Задание 2.
Привести описание особенностей работы энергетической установки в режиме хода в судна в балласте.
При уменьшении сопротивления движению судна, что может иметь место при наличии попутного ветра или вследствие уменьшения осадки судна (при плавании в балласте), скорость движения судна и поступь гребного винта возрастают, коэффициент момента уменьшается и винтовая характеристика расположится правее и ниже характеристики свободного хода в грузу. Она называется характеристикой «легкого» винта.
При работе двигателя в условиях «легкой» характеристики загрузка его оказывается значительно меньшей (10-20% от номинальной нагрузки) и для поддержания номинальной частоты вращения от двигателя потребуются значительно меньшие мощность и среднее эффективное давление.
Переход с режимов полных нагрузок к малым осуществляется путем уменьшения цикловой подачи топлива. Подача воздуха турбокомпрессором также уменьшается, но в меньшей степени.Поэтому коэффициент избытка воздуха увеличивается,что вызывает рост индикаторного к.п.д. и снижение расхода топлива. Удельный эффективный расход топлива в связи с уменьшением механического к.п.д. увеличивается.
Уменьшение нагрузки и цикловой подачи топлива ведет к падению температуры выпускных газов и максимального давления цикла.
Этот режим не экономичен,но для дизеля безопасен,т.к. регулятор его препятствует увеличению частоты вращения сверх номинальной.
При движении судна в балласте необходимо обращать внимание на регулятор частоты вращения главного двигателя,чтобы предотвратить превышение номинальной частоты вращения,т.к. двигатель работает по характеритике гидравлически «легкого» винта.Также необходимо обратить внимание на увеличение вибрации.
Задание 3.
Как изменяются энергоэкономические показатели СЭУ, работающей по винтовой характеристике, в случае повышения частоты вращения?
Винтовые характеристики дизеля при соответствии ВФШ дизелю,тяжелом и легком винте.
Главный двигатель, движитель (гребной винт) и корпус судна составляют так называемый пропульсивный, или движительный, комплекс судна. От совершенства каждого из элементов пропульсивного комплекса зависит важнейшее мореходное качество судна — ходкость, т. е. способность передвигаться на воде с определенной заданной скоростью.
При движении судно преодолевает сопротивление воды, которое зависит от условий плавания и состояния подводной поверхности корпуса судна. Сила этого сопротивления определяет буксировочную, или эффективную, мощность. Это мощность, которую необходимо затравить для преодоления сопротивления воды при движении судна с задан- ой скоростью, Nр = Rv/ 102 (где R — сила сопротивления движению /дна, кН; v — скорость судна, м/с).
Для того чтобы судно двигалось с постоянной скоростью v, гребной винт должен непрерывно создавать и поддерживать движущую силу Рд, равную по значению и направленную противоположно силе сопротивления воды R, т. е. Рд = R.
В случае преобразования энергии дизеля в энергию движущей силы часть энергии теряется при передаче ее гребному винту, поэтому к гребному винту должна быть подведена мощность превышающая буксировочную.
Мерой совершенства судового движителя является пропульсивный коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение буксировочной мощности NR к мощности, подведенной к винту, т. е. η = NR / NP.
Чем выше значение пропульсивного КПД, тем лучше гребной винт использует подведенную к нему мощность для создания полезной движущей силы, что повышает рентабельность эксплуатации судна. Значения пропульсивного КПД для морских судов различных типов имеют довольно широкий предел (0,3—0,7). Как видно, значительная часть подведенной к гребному винту мощности теряется. Гребной зинт нагружает дизель и тем самым определяет режим его работы по той или иной винтовой характеристике.
От того, насколько соответствует гребной винт дизелю и корпусу, зависят ходкость судна и экономическая выгода его эксплуатации. При эксплуатации необходимо стремиться, насколько возможно, соблюдать такие условия работы пропульсивного комплекса судна, которые были приняты при проектировании.
При вращении гребного винта часть мощности дизеля расходуется на создание упора винта на отбрасывание воды в обратном движению судна направлении. Эта неизбежная потеря энергии составляет 60— 75 % общей потери мощности, подведенной к винту. Гребной винт, по замыслу проектирования, должен отбрасывать как можно больше массы воды, сообщая ей возможно меньшие скорости.
Часть мощности, подведенной к гребному винту, теряется на закручивание потока воды. И, кроме того, потери энергии обусловлены силами внутреннего трения, так как вода обладает вязкостью, хотя и небольшой. Все эти потери энергии неизбежны, однако при правильном проектировании и тщательном изготовлении гребных винтов их можно уменьшить.
Для определения соответствия гребного ВФШ дизелю снимают винтовую характеристику на номинальном режиме работы дизеля в эксплуатационных условиях работы судна и при специально оговоренных инструкцией внешних и внутренних условиях испытания. Если при снятии номинальной винтовой характеристики она прошла через точку а , соответствующую номинальной мощности и номинальной частоте вращения , это значит, что гребной винт на судне по своим гидродинамическим свойствам соответствует дизелю (характеристика 4).
Если при снятии винтовой характеристики в тех же условиях эксплуатации судна она заняла положение 5, т. е. прошла левее, круче номинальной характеристики 4, это означает, что установленный гребной винт не соответствует дизелю — по своим гидродинамическим характеристикам является тяжелым. Выбирая всю предлагаемую мощность , (точка а' пересечения данной винтовой характеристики с внешней номинальной характеристикой), дизель не развивает полной частоты вращения, а лишь соответствующее значению .
Если при снятии винтовой характеристики она прошла правее, положе номинальной (кривая 2), следовательно, и в данном случае установленный гребной винт не соответствует дизелю, является для него легким. Работа на режиме точки а" пересечения «легкой» винтовой характеристики с внешней невозможна вследствие перегрузки. Эксплуатацию дизеля на этом режиме не допустит регулятор частоты вращения в соответствие с характеристикой 1.
В практике подбора гребного винта иногда выбирают винт с облегченной винтовой характеристикой (кривая 3), имея в виду ее утяжеление в эксплуатационных условиях (обрастание корпуса и др.), при этом она сместится в положение номинальной характеристики 4 или в меньшей мере отклонится влево от нее.
Основной недостаток ВФШ — невозможность использования полного диапазона мощности главного дизеля (заштрихованная зона между внешней и винтовой номинальными характеристиками).
Только на номинальном режиме эксплуатации дизеля (точка а) гребной ВФШ полностью потребляет предлагаемую дизелем мощность.Однако эксплуатация дизеля на этом режиме практически неосуществима, так как меняющиеся внешние и внутренние условия работы судна и дизеля изменяют винтовую характеристику на более тяжелую или легкую, что сопровождается недоиспользованием мощности дизеля. Так, при скоростном режиме работы дизеля nX1 по номинальной винтовой характеристике 4 потребляемая гребным винтом мощность характеризуется величиной, т. е. недоиспользуется мощность двигателя (участок а'b).
Эксплуатация дизеля с тяжелым винтом, который в процессе работы судна еще более «тяжелеет» по описанным причинам, перегружает дизель, повышает механические и термические напряжения деталей ЦПГ, нередко приводит к прогоранию головок поршней, пожарам в ресиверах.
Режим работы дизеля на ВФШ имеет широкий предел изменения в зависимости от условий плавания и режимов эксплуатации судна. Дизель меняет свои винтовые характеристики от положения , соответствующего швартовному режиму (самая крутая характеристика, дизель работает в наиболее тяжелых условиях), до положения, соответствующего положению при балластном пробеге судна. Между этими двумя крайними положениями винтовой характеристики располагаются другие, соответствующие различным формам условий эксплуатации судна и установленному на нем главному дизелю, работающему на ВФШ.
Задание 4.
Определение мощности дизеля косвенным путем.
Для определения мощности дизеля косвенным методом в судовых условиях можно пользоваться совмещенными или упрощенными нагрузочными характеристиками,полученными при его испытании на стенде.
Мощность определяют в следущем порядке:
Ошибка в определении мощности дизеля уазанным способом не будет превышать 3-5%, если по техническому состоянию и регулировке дизель на судне не отличается от дизеля , испытанного на стенде ( на котором снята нагрузочная характеристика), а температура, давление и относительная влажность воздуха на впуске, противодавление выпуску газов, температура охлаждающей воды и масла в судовых условиях не отличаются от стендовых. При значительных отклонениях от этих условий косвенный метод определения мощности дает неправильные результаты.
Если атмосферные условия, при которых вычисляется мощность дизеля на судне, отличаются от нормальных, то мощность, определенную по расходу топлива и частоте вращения, необходимо пересчитать на нормальные условия. Кроме того, следует учитывать отклонения от паспортных значений разрежения на впуске и противодавления на выпуске дизеля.
Библиографический список