Техническая эксплуатация и надёжность судового дизельного двигателя.

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра технической эксплуатации и реновации морской техники

Специальность: техническая эксплуатация судов и судового оборудования

Курсовая работа

Техническая эксплуатация судовых дизелей

Студент группы 1140: Бухтояров В.И.

Преподаватель: Калявин В.П.

Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Жизненный цикл морской техники

. Техническая диагностика в эксплуатации морской техники

. Назначение и принцип действия судового дизеля

. Судовой дизель как объект технической эксплуатации

.1 Подготовка дизеля к пуску после продолжительной стоянки

.2 Подготовка дизеля к пуску после кратковременной стоянки

.3 Порядок пуска дизеля

.4 Остановка дизеля

.5 Обслуживание неработающего дизеля

.6 Консервация

.7 Режимы работы дизеля

.8 Меры безопасности при эксплуатации дизелей

. Сложность и надёжность судового дизеля

Заключение

Список используемой литературы

Введение

СЭУ -сердце любого судна, а двигатель - основная её часть, он позволяет судну перемещаться и обеспечивает его энергией, необходимой для выполнения поставленных перед ним задач. Дизель (двигатель внутр. сгорания) относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям. Удельный расход топлива лучших Дизель (двигатель внутр. сгорания) составляет около 190 г/(квт·ч) [140 г/(л. с.·ч)], а для большинства типов Дизель (двигатель внутр. сгорания) не превышает 270 г/(квт·ч) [200 г/(л. с.·ч)] на номинальной мощности. Такие расходы топлива соответствуют кпд 31-44% (кпд карбюраторных ДВС обычно 25-30%). Частота вращения вала Дизель (двигатель внутр. сгорания) обычно 100-3000 об/мин и лишь в отдельных случаях достигает 4000-4500 об/мин. Увеличение частоты вращения Дизель (двигатель внутр. сгорания) ограничивается временем, необходимым для смесеобразования и сгорания топлива. В Дизель (двигатель внутр. сгорания) не возникает детонации, поэтому диаметры цилиндров практически не ограничены и в судовых Дизель (двигатель внутр. сгорания) достигают 1 м; мощность в одном агрегате превышает 30000 квт (40 000 л. с.). Удельная масса на единицу мощности у Дизель (двигатель внутр. сгорания) от 3 до 80 кг/квт (от 2 до 60 кг/л. с.). Срок службы Дизель (двигатель внутр. сгорания) - от 5 до 80 тыс. ч.. Знания об устройстве и принципе действия данного устройства жизненно необходимы каждому экипажу любого судна будь то военный корабль или сухогруз, ибо выход из строя главного двигателя оборачивается долгими простоями и солидной суммой за ремонт.

1. Жизненный цикл морской техники

Жизненный цикл морской техники определяется промежутком времени от начала возникновения идеи её создания до момента списания. Включает три стадии:

·        проектирование

·        изготовление

·        эксплуатация (рис. 1)

рис. 1

Проектирование - стадия, на которой анализируются и планируются затраты на разработку, формируется техническое задание, разрабатывается техническая документация, по которой разрабатывается морская техника, и эксплуатационная документация, по которой она будет эксплуатироваться.

К технической документации относятся чертежи и схемы (сборочные, электрические, монтажные, межблочные).

К эксплуатационной документации относятся технические описания и инструкция по эксплуатации.

Изготовление - стадия, на которой реализуются технические требования «в металле» в соответствии с требованиями технического задания и технической документации. Включает также испытание как заключительный этап проверки оборудования, собранного из частей. Для судов на заключительном этапе проводят швартовые и ходовые испытания. После ходовых испытаний судовая сдаточная комиссия передаёт судно экипажу, который будет его эксплуатировать.

Эксплуатация - стадия, которая начинается с момента получения эксплуатирующей организацией оборудования с завода изготовителя и заканчивается списанием. Эксплуатация - это комплекс мероприятий по использованию объекта по назначению и поддержанию его в работоспособном состоянии. В общем случае эксплуатация делится на:

·        транспортирование

·        хранение

·        использование по назначению

·        техническое обслуживание

·        ремонт

Транспортирование - этап эксплуатации, включающий подготовку оборудования к перемещению от завода изготовителя и перемещение его к месту назначения с использованием транспортных средств или своим ходом. В инструкции по эксплуатации оговаривается способ транспортирования и вид транспортных средств: железнодорожный, автомобильный, авиационный, водный (морской и речной). Вид транспортных средств определяется расстоянием перевозки, располагаемыми материальными средствами, а также сроками перевозки.

Переход судна без груза от завода изготовителя в порт приписки является этапом транспортирования.

Хранение - этап эксплуатации, в котором оборудование содержится в специально отведённых помещениях или площадках (акваториях), где сохраняется его работоспособность в течение установленного срока в определённых условиях. Оборудование может храниться на складах и базах (арсеналах). Для судна этап хранения называется консервация.

Использование по назначению - этап, в течение которого оборудование работает, выполняя заданные функции. Является основным этапом эксплуатации для извлечения прибыли. Начинается с ввода оборудования на режим использования, а заканчивается с выводом его из этого режима.

Техническое обслуживание - комплекс мероприятий по поддержанию работоспособности оборудования. Техническое обслуживание может включать замену масел, фильтров, чистку, регулировку. Выполняется между использованием по назначению. Различают плановое (предупредительное) и внеплановое (вынужденное) техническое обслуживание.

Плановое техническое обслуживание бывает регламентное (строго определённое) с периодическим контролем и по фактическому состоянию.

Регламентное техническое обслуживание разделяется на два вида: календарное, которое предусматривает периодичность обслуживания по календарному времени, и по наработке в зависимости от наработанных часов.

Техническое обслуживание с периодическим контролем предусматривает обязательный контроль через определённое время и в установленном объёме.

Техническое обслуживание по фактическому состоянию выполняется по результатам технического диагностирования, при этом планируется время планирования диагностирования и его объём, а по результатам диагностирования определяется объём технического обслуживания, а при необходимости ремонт.

Ремонт - комплекс мероприятий по восстановлению утраченных качеств оборудования путём обнаружения и устранения дефектов и повреждений.

Дефект - причина нарушения работоспособности.

Повреждение - нарушение внешнего вида техники в результате внешних воздействий.

Различают следующие виды ремонта:

·        текущий

·        средний

·        капитальный

Текущий ремонт - минимальный по объёму вид ремонта. Выполняется обслуживающим персоналом (экипажем) на месте использования по назначению.

Средний ремонт - восстановление функционных свойств путём замены изношенных или отказавших частей. Выполняется на судоремонтном заводе силами судоремонтных бригад, в некоторых случаях судоремонтными береговыми службами.

Капитальный ремонт - замена всех агрегатов с покраской. Выполняется на судоремонтном заводе. Начинается с полной разборки оборудования и его дефектации, а завершается испытаниями. Если судно прошло капитальный ремонт, проводят швартовые и ходовые испытания.

2. Техническая диагностика в эксплуатации морской техники

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния технического объекта.

Диагностирование - процесс определения состояния технических объектов (технология). Различают рабочее, при котором на объект подаются все необходимые для работы воздействия, и тестовое, при котором состояние объектов определяется по реакции на специальные тестовые воздействия.

Диагноз - результат диагностирования.

Состояние, в котором может находиться технический объект, разделяют на работоспособное и неработоспособное.

Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего выполнение заданных функций, не соответствует установленному требованию. При этом, если объект выполняет часть заданных функций, то он функционирует нештатно.

В процессе диагностирования решаются три основные задачи:

·        контроль (проверка работоспособности)

·        поиск дефектов

·        прогнозирование изменения состояния

Контроль работоспособности - сравнение текущего состояния объекта, характеризуемого значением диагностического признака, с областью работоспособности определяемых граничными значениями диагностических признаков (допуском). В качестве диагностических признаков используются параметры (физические величины) и характеристики зависимости одной физической величины от другой. Различают качественный (допусковый) и количественный (определение запаса или степени работоспособности).

Поиск дефектов - определение причины отказа или резкого снижения запаса или степени работоспособности. Реализуется с помощью алгоритма поиска дефектов.

Прогнозирование изменения состояния - предсказание времени безотказной работы объекта или вероятности, с которой объект будет работоспособен в установленный момент времени.

На практике возможно следующее сочетание задач: контроль и поиск для восстанавливаемых объектов; контроль и прогнозирование для высоконадёжных объектов; контроль, поиск и прогнозирование для сложных восстанавливаемых высоконадёжных объектов.

Определение технического состояния объекта осуществляется по алгоритму диагностирования с помощью средств технического диагностирования (аппаратных) или ремонтно-эксплуатационной документации. Процедура диагностирования представлена на рис. 2

На рис. 2 приняты обозначения:

.         морская техника, состояние которой определяется

.         контроль работоспособности морской техники

.         работоспособность

.         прогнозирование состояния морской техники

.         морская техника будет работать в течение времени t

.         использование по назначению

.         морская техника откажет через время t

.         неработоспособность

.         поиск дефектов

.         ремонт

3. Назначение и принцип действия судового дизеля

Дизельный двигатель на речных и морских судах служит одной единственной цели - приводить судно в движение, ведь судно которое не может самостоятельно передвигаться - бесполезная груда металла, не приносящая экономическую прибыль или какую -либо выгоду, не совершающая полезную работу. Прежде чем рассматривать структуру и состав дизельного двигателя, введём понятие о поршневом двигателе внутреннего сгорания. Поршневые ДВС состоят из различных устройств, выполняющие в процессе их эксплуатации определённые функции. Корпус ( остов) двигателя образует фундаментная рама, станина, цилиндр и крышка цилиндра. Внутри цилиндра передвигается поршень, шарнирно связанный с шатуном, нижняя головка которого в свою очередь шарнирно соединена с коленчатым валом. Крайние положения поршня в цилиндре называются мёртвыми точками, а расстояние проходимое от одной мёртвой точки до другой, - ходом поршня. Поступательное движение поршня с помощью шатуна преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180 градусов.

При работе двигателя в цилиндрах происходят термодинамические процессы впуска ( наполнение цилиндров свежим зарядом), сжатия заряда, воспламенения и сгорания топлива, расширение газообразных продуктов сгорания топлива и выпуска их из цилиндров.

Названные процессы в определённой последовательности периодически повторяются в каждом цилиндре двигателя. В комплексе все эти процессы, обеспечивающие преобразование химической энергии топлива в тепловую и механическую, называют циклом, а часть цикла, осуществляемую за ход поршня, - тактом.

Цикл у поршневых ДВС может совершаться за четыре или два хода поршня (два оборота или один коленчатого вала). Поэтому также двигатели называют соответственно четырех- или двухтактными.

При сравнении рабочих циклов четырёх- и двухтактных дизелей видно, что при одних и тех же размерах ( диаметре цилиндров, ходе поршня) и при равной частоте вращения коленчатых валов двухтактные дизели должны развивать вдвое большую мощность, чем четырёхтактные. Однако с точки зрения работы газа часть хода поршня двухтактного дизеля, пропорциональная объёму, считается потерянной, поэтому практически двухтактный дизель при одинаковых условиях развивает мощность не вдвое, а только в 1.7-1.8 раза большую, чем четырёхтактный дизель. Но двухтактные дизели одинаковой мощности с четырёхтактными имеют меньшие размеры и массу. Устройство двухтактных дизелей с продувкой через окна в цилиндре проще четырёхтактных, поэтому их легче обслуживать. Рабочий цикл у двухтактного дизеля совершается за один оборот коленчатого вала, поэтому вращение последнего у двухтактных дизелей осуществляется равномернее, чем у четырёхтактных. Детали двухтактных дизелей испытывают большие температурные нагрузки, т.к. в них чаще повторяется процесс сгорания. Несмотря на простоту устройства двухтактные дизеля менее экономичны, чем их четырёхтактные аналоги ( хуже очищаются цилиндры, требуются дополнительные затраты энергии на привод продувочного насоса и т.п.). Поэтому на речном и морском транспорте большее распространение получили четырёхтактные дизели, а двухтактные используют на некоторой части катеров и шлюпок с подвесным мотором.

Топливо и воздух (свежий заряд) могут поступать в двигатель по отдельности или в виде приготовленной в определённом соотношении смеси.

Устройства, в которых приготовляется такая смесь, называют карбюраторами. Поступившая в цилиндр горючая смесь для лучшего перемешивания сжимается поршнем и воспламеняется электрической искрой. При сгорании смеси в цилиндре двигателя резко возрастает температура и давление. Образовавшиеся при сгорании смеси газы перемещают поршень в цилиндре, совершая полезную работу. Тепловые машины, работающие по такой схеме называются двигателями с искровым зажиганием.

У большинства двигателей судов процесс смесеобразования и подготовки смеси к сгоранию происходит внутри цилиндров. Воздух и топливо поступают в цилиндры судовых двигателей раздельно, и топливо самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжатого воздуха ( давление достигает 3-10 Мпа, а температура 450-800 градусов). Такие двигатели получили название дизелей по фамилии их изобретателя - немецкого инженера Р. Дизеля.

При рассмотрении конструкции двигателей принято их детали компоновать в отдельные группы, являющиеся, как правило, самостоятельными сборочными единицами. В связи с этим в конструкции любого дизеля обычно выделяют корпус, кривошипно-шатунный механизм и различные системы.

Корпус (остов) дизеля образует фундаментная рама, станина, цилиндры и крышки цилиндров. К кривошипно-шатунному механизму относят поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик. Под системами понимают комплексы механизмов, аппаратов, приборов и других устройств, выполняющих определённые задачи при подготовке дизелей к пуску и обслуживанию их в работе.

Чтобы произвести пуск дизеля, его коленчатый вал должен вращаться с такой частотой вращения, при которой температура и давление в цилиндре оказались бы достаточными для устойчивого самовоспламенения поступившего в цилиндр топлива. Для этого имеется система пуска. Система газораспределения служит для заполнения цилиндров воздухом (свежим зарядом) и для очистки цилиндров в нужный момент от продуктов сгорания топлива. Очистка, хранение и подача топлива в цилиндры осуществляются с помощью устройств топливной системы. Смазочная система служит для непрерывного смазывания трущихся деталей дизеля, для уменьшения их изнашивания, нагревания и механических потерь на трение. При работе дизеля цилиндры м их крышки, поршни, выпускной коллектор и другие детали интенсивно нагреваются. Для отвода лишнего тепла от этих деталей служит система охлаждения.

Для обеспечения хода судна «вперёд» и «назад» дизеля оборудуют системой реверсирования, с помощью которой изменяется направление вращения коленчатого вала. Система регулирования служит для автоматического поддержания заданной угловой скорости коленчатого вала.

В процессе эксплуатации судна возникает необходимость менять частоты вращения коленчатого вала, а так же в пуске, реверсировании и остановке дизеля. Эти операции выполняются с помощью системы управления. Нормальная и безаварийная работа дизеля контролируется системой предупредительно-аварийной сигнализации и защиты. Кроме перечисленных групп деталей, механизмов и систем, в конструкции дизелей могут быть и другие устройства, например средства приготовления и хранения сжатого воздуха, утилизации (использования теплоты и выпускных газов), нейтрализация выпускных газов и т.п.

4. Судовой дизель как объект технической эксплуатации

Под технической эксплуатацией двигателей понимается комплекс организационных и производственно-технических мероприятий, обеспечивающих постоянную готовность установок к действию, эффективное использование и содержание их в исправном состоянии при минимальных затратах труда, материалов, времени и финансовых средств. Техническая эксплуатация двигателей включает:

Техническое использование - мероприятия по поддержанию готовности дизеля к работе с заданными показателями.

Техническое обслуживание -производственно-технические операции по соблюдению исправного технического состояния дизеля в течении длительного времени работы с заданными технико-экономическими характеристиками.

Ремонт -комплекс работ для восстановления частично или полностью утраченных проектных технико-экономических характеристик двигателя.

Техническую эксплуатацию двигателей осуществляют судовые экипажи в соответствии с действующими правилами. Непосредственное руководство технической эксплуатацией дизелей возлагается на капитанов - механиков судов, права и обязанности которых определены Уставом службы на судах Минречфлота РСФСР.

Командный состав, непосредственно отвечающий за исправность двигателей должен:

Иметь чёткое представление о физической сущности процессов, происходящих в отдельных элементах двигателя при различных условиях работы судна.

Знать и учитывать влияние различных факторов на работу главных и вспомогательных дизелей.

Хорошо знать методы обнаружения возможных неисправностей, быстро устранять их и своевременно проводить плановый ремонт отдельных элементов двигателя и установки в целом для поддержания его технико-эксплуатационных показателей на уровне проектных данных.

Основным документом, отражающим особенности конструкции и технического состояния дизеля, является формуляр. Его составляет завод-изготовитель. В процессе эксплуатации дизелей в формуляр заносят результаты обмера основных деталей дизеля, неисправности последних и меры их предотвращения, принимаемые судовым экипажем, технические усовершенствования, внесённые в конструкцию тех или иных деталей и т.п.

Обслуживание СЭУ в эксплуатационных условиях сводится к выполнению следующих основных операций:

Подготовке к пуску дизеля

Производство маневровых работ, т.е остановке, реверсированию, пуску на противоположный ход ( если дизель реверсивный) и изменению частоты вращения коленчатого вала.

Управлению двигателем при различных условиях работы судна.

Проведению мероприятий по своевременному предупреждению, выявлению и устранению возникающих неисправностей.

Производству необходимых работ, предусмотренных планом.

4.1 Подготовка дизеля к пуску после продолжительной стоянки

Содержание и последовательность выполнения операций по подготовке дизеля к пуску определяются конструктивными особенностями СЭУ и регламентируются инструкциями по их эксплуатации. Прежде чем приступить к производству операций по подготовке дизеля к пуску, необходимо проверить работу устройств связи машинного помещения с ДПУ, аварийного освещения, водоотливных, осушительных и противопожарных средств. Полнота и тщательность проведения всех подготовительных операций в значительной степени влияют на надёжность и безопасность пуска и последующей работы дизеля. Фактический обьём подготовительных работ зависит от того, в каком состоянии находился дизель перед пуском.

После продолжительной стоянки и ремонта подготовку дизеля к пуску начинают с его расконсервации (удаления с поверхности деталей консервационных масел) и внешнего осмотра. Для удаления консервационных масел с внутренних поверхностей (при подготовке к пуску) дизель подогревают водой с температурой 90-95 градусов, прокачиваемой через систему охлаждения, картер и маслосборник промывают дизельным топливом, масло из цилиндров удаляют сжатым воздухом (при открытых пусковых клапанах и индикаторных кранах), детали, смазанные консервационным маслом вручную, протирают ветошью или промывают керосином либо дизельным топливом. При этом проверяют надёжность крепления разъемных соединений, удаляют находящиеся поблизости от дизеля и ненужный для запуска инструмент, приспособления и другие детали, убеждаются в отсутствии посторонних предметов в картере, впускных и выпускных коллекторах, на крышках цилиндров, приводах навешенных механизмов и других движущихся частях дизеля. Через отверстия форсунок осматривают внутренние полости цилиндров, убеждаются в лёгкости хода управляемых клапанов и золотников.

После завершения внешнего осмотра и контроля правильности сборки готовят к работе системы дизеля. При проверке системы охлаждения определяют герметичность охладителей, трубопроводов, резиновых уплотнителей в нижних поясах втулок цилиндров, устанавливают краны, клинкеты и вентили в рабочее положение и прокачивают систему резервным насосом до полного удаления из неё воздуха. При необходимости расширительный бак заполняют до установленного уровня умягчённой водой и опрессовывают систему под давлением, превышающем рабочее не менее чем на 20%.

При подготовке топливной системы к работе проверяют качество очистки цистерн, фильтров, сепараторов, подогревателей, заполняют топливом или определяют уровень топлива в расходных цистернах, удаляют из них отстой воды и механические примеси, определяют правильность сборки фильтров и сепараторов, устанавливают краны на топливном трубопроводе в рабочее положение и выясняют, поступает ли топливо к ТНВД. Прокачивают топливную магистраль высокого давления до полного удаления воздуха, проверяют её герметичность, качество распыливания топлива форсунками, угол опережения подачи топлива, нулевое положение реек и подвижность деталей регулятора скорости коленчатого вала.

После выполнения необходимых работ по подготовке к действию систем охлаждения и топливной приступают к проверке смазочной системы. При такой очерёдности проведения подготовительных операций исключается возможность попадания воды и топлива в смазочную магистраль дизеля. При подготовке смазочной системы проверяют герметичность соединений, уровень масла в расходных цистернах и маслосборниках, качество их очистки, удаляют из системы воздух, устанавливают клапаны в рабочее положение, включают резервный насос и, поворачивая коленчатый вал валоповоротным устройством на 2-3 оборота, убеждаются в подводе масла ко всем узлам трения и в свободном перемещении подвижных деталей дизеля. Если элементы системы работают нормально, включают резервный насос, заполняют маслом корпуса реверс-редуктора, регулятора угловой скорости коленчатого вала, ванны турбокомпрессора и других механизмов, смазывают вручную детали, не подключённые к циркуляционной смазочной системе. Когда температура наружного воздуха ниже 8 градусов, масло прогревают до 30-35 градусов.

Перед пуском дизеля определяют давление сжатого воздуха в баллонах и, если оно недостаточно, включают компрессор. После удаления из системы воды и масла устанавливают в рабочее положение клапаны на воздушном трубопроводе. Подготовку системы пуска электростартером начинают с обследования аккумуляторных батарей. Уровень электролита и напряжения на зажимах батарей должны быть в пределах установленных норм, а стартер и его привод - в исправности.

Перестановкой органов управления из положения «вперёд» в положение «назад» и обратно проверяют лёгкость передвижения и правильность действия всех приводов от местного поста управления, убеждаются в наличии пломб на КИП, аппаратуре системы СПАСЗО, упорах ограничения максимальной подачи топлива и других средств контроля.

Если система ДАУ исправна, уточняют согласованность указателей местного и дистанционного постов управления в положениях «стоп», «работа», «пуск», проводят пробное проворачивание коленчатого вала и реверсирование дизеля при открытых индикаторных кранах и выключенных ТНВД. Переводят все органы управления в положение «стоп». При отсутствии неполадок дизель считают подготовленным к пуску.

4.2 Подготовка дизеля к пуску после кратковременной стоянки

При непродолжительной стоянке (не более 12 ч) дизель подготавливают к пуску в следующем порядке:

Убеждаются в отсутствии посторонних предметов на крышках цилиндров, валопроводе и вблизи других движущихся деталей.

Проверяют, не закрыты приёмный и отливной краны заборной воды, уточняют уровень умягчённой воды в расширительном баке системы охлаждения и при необходимости доводят его до установленного значения.

Осматривают топливную систему.

Определяют, достаточно ли топлива в расходном баке, и спускают из него отстой воды и механических примесей, открывают воздушные краны и пробки на топливных фильтрах, ТНДВ и трубопроводе для удаления из системы воздуха, прокачивают топливные насосы и форсунки, если на стоянке демонтировалась нагнетательная магистраль системы.

дизель судовой технический эксплуатация

Проверяют наличие смазочного масла в расходном баке, картере, маслосборнике, в корпусе турбокомпрессора, реверс-редуктора и других механизмов (уровень в расходном баке не должен составлять менее 3\4 его объема), удаляют отстой из маслосборника, убеждаются, что краны и вентили находятся в рабочем положении, прокачивают масляную магистраль резервным насосом и смазывают вручную трущиеся детали, не включенные в циркуляционную смазочную систему.

Определяют давление воздуха в баллонах, при необходимости включают резервный компрессор и доводят давление в системе до значения, при котором возможен пуск холодного дизеля Ю продувают баллоны и соединяют их пусковой магистралью.

Проводят пробное проворачивание коленчатого вала и при отсутствии неполадок считают дизель подготовленным к работе.

4.3 Порядок пуска дизеля

При пуске холодного дизеля в цилиндрах создаются неблагоприятные условия для самовоспламенения топлива. Сгорание его характеризуется большой скоростью возрастания давления, про приводит к увеличению механических напряжений в деталях ЦПГ и КШМ. Периоды пуска и маневрирования, связанные с остановками и реверсирвоанием, являются наибольшим напряжением, на них приходится наибольшее число аварийных повреждений дизелей. Для облегчения пуска дизели обычно прогревают горячей водой, прокачиваемой по системе охлаждения. Некоторые дизели для этой же цели оборудованы подогревателями масла, смонтированными в маслосборнике маслосмазочной системы. В двухкамерных дизелях запальные устройства (электрические спирали) подогревают воздух перед поступлением его в цилиндры. Дизель обязательно должен быть прогрет перед пуском в холодное время года, когда температура воздуха в машинном помещении ниже 8 градусов. Некоторые дизели, например 12ЧСН 18\20 и др., вообще запрещается пускать без предварительного подогрева. Перед пуском дизеля следует убедиться, что подготовка к нему полностью завершена, смазочная система прокачана маслом, индикаторные краны закрыты, валоповоротное устройство отключено, а рукояти (маховики) управления находятся в положениях «стоп».

Для пуска дизеля рейки ТНВД устанавливают в положение такой подачи топлива, при которой обеспечивается минимально устойчивая угловая скорость коленчатого вала, и переводят рукоятку (маховик) управления в положение «пуск». При появлении первых вспышек топлива в цилиндрах дизеля рукоятку (маховик) управления переводят в положение «работа». Органы управления из положения «пуск» в положение «работа» необходимо переводить только в том случае, если коленчатый вал дизеля начнёт вращаться с заданной частотой. При задержке в переводе органов управления возникает повышенный расход воздуха, а при преждевременном переводе органов в положение «работа» дизель может остановиться. Если при подаче топлива в цилиндры дизель останавливается, орган управления ставят в положение «стоп», выясняют причины остановки и только после их устранения повторяют пуск. Неудавшийся пуск не рекомендуется повторять более двух-трёх раз.

Режим работы дизеля после пуска характеризуется неустановившимся тепловым состоянием. Одни детали нагреваются быстро, другие-медленно. Тепловое состояние дизеля считают установившимся, если температура охлаждающейся воды и смазочного масла стабилизировалась и прекратилось её изменение. Режимы работы дизеля после пуска до установившегося теплового состояния называют прогревом. Продолжительность прогрева зависит от мощности, угловой скорости коленчатого вала, конструктивных особенностей дизеля, начальной температуры воды и других факторов. Обычно время прогрева высокооборотных дизелей составляет 10-15 мин, среднеоборотных 15-25 и малооборотных - 30-50мин. В летнее время продолжительность прогрева дизелей может быть уменьшена. Длительная работа дизеля на холостом ходу( без нагрузки) запрещается, так как при этом происходит закоксовывание отверстий распылителей форсунок, ухудшается процесс сгорания топлива, пригорают поршневые кольца и клапаны.

В инструкциях по эксплуатации дизелей, как правило, указывают допустимую температуру охлаждённой воды и смазочного масла, при которой по окончании прогрева можно нагружать дизель. При достижении температуры умягчённой воды на выходе из дизеля 50-55 градусов и смазочного масла 40-45 градусов СЭУ считают подготовленной к работе на 100% нагрузке.

4.4 Остановка дизеля

Перевод СЭУ с одной нагрузки на другую, в том числе и при снижении её, связан с изменением теплового состояния дизеля. Особенно опасна быстрая остановка дизеля, работающего с полной нагрузкой. Остановка дизеля без предварительного охлаждения его может привести к перегреву головок поршней, крышек и втулок цилиндров, задирам поршней, отложением нагара на рабочих поверхностях втулок цилиндров и накипи в полостях охлаждения, появлению трещин в деталях, взрыву паров масла в картере и другим дефектам. Для предупреждения повреждений, возможных при резком изменении теплового состояния дизеля,останавливать его следует постепенно в течении 15-20 мин с определённой выдержкой времени на каждую ступень нагрузки. Вначале дизель переключают на облегчённый тепловой режим с 30%нагрузкой, а затем на режим малого хода. Рукоятку управления в положение «стоп» устанавливают только при снижении температуры воды, выходящей из дизеля, до 50-60 градусов. Нереверсированные дизели должны для этого 3-5 минут проработать в холостую.

Немедленное выключение СЭУ допускается только в исключительных случаях, когда её работа угрожает сохранности груза или жизни людей. Если дизель был остановлен на полном ходу средствами защиты ( при сбрасывании СПАСЗО), обслуживающий персонал должен принять меры для постепенного охлаждения его деталей ( прокачать смазочную магистраль резервным насосом, провернуть коленчатый вал валоповоротным устройством и др.)

4.5 Обслуживание неработающего дизеля

После остановки дизеля некоторое время в нём необходимо поддерживать циркуляцию воды и смазочного масла, прокачивая соответствующие системы с помощью резервных насосов. Прокачивание систем прекращают при понижении температуры на выходе до 30-35 градусов. При остановке дизеля более чем на 12ч закрывают вентили пусковых баллонов и запорный клапан воздушной магистрали, перекрывают топливопровод и магистраль забортной воды в системе охлаждения, открывают индикаторные краны и спускные краны на воздушных риверах и наддувочных коллекторах. По мере остывания дизеля коленчатый вал проворачивают на два-три оборота, проводят наружный осмотр СЭУ, обтирают дизели снаружи и смазывают вручную все детали, не обслуживаемые циркуляционной смазочной системой.

Для осмотра внутренних частей дизеля вскрывают крышки катерных люков. В картере могут образоваться пары масла взрывоопасной концентрации, поэтому крышки разрешается открывать только через 10-15 мин после остановки дизеля. Осматривают и проверяют крепление маслопроводов, коренных и шатунных подшипников, других деталей и соединений, расположенных в картере, устраняют обнаруженные неисправности и закрывают крышки.

Если дизель остановлен на продолжительный срок ( свыше 5 суток), удаляют воду из системы охлаждения и отстой изтопливных и смазочных систем, смазывают наружные неокрашенные поверхности деталей и при необходимости заменяют масло. Не менее одного раза за 5 суток проворачивают коленчатый вал на несколько оборотов, причём после каждого проворачивания вал должен быть остановлен в новом положении. Для выполнения этой операции смазочную систему прокачивают маслом и проворачивание коленчатого вала начинают только после возрастания давления в магистрали после фильтра. При длительном бездействии дизель каждые 7-10 суток включают в работы на 10-15 минут с малой нагрузкой.

4.6 Консервация

При подготовке дизеля к длительной стоянке в межнавигационный период удаляют воду из системы охлаждения и продувают её сжатым воздухом, заполняют топливную систему обезвоженным дизельным топливом, сливают смазочные масла из системы, промывают и очищают картер и фильтры, освобождают от загрязнения внешние поверхности деталей и насухо протирают их чистой ветошью, после чего проводят антикоррозионную обработку (консервацию) дизеля.

В судовых условиях консервацию (покрытие рабочих и неокрашенных поверхностей деталей защитной плёнкой) чаще всего выполняют смазочным маслом, обезвоженным при нагреве до 110-120 градусов. Антикоррозионной смазкой дизель обрабатывают не раньше чем через 10 ч после остановки и при температуре в машинном отделении не ниже 10 градусов. Для консервации дизеля отсоединяют приёмную трубу резервного насоса от масляной магистрали, крепят к нему шланг, второй конец которого опускают в бак с подогретым до 30-40 градусов консервационным маслом. Затем прокачивают резервным насосом масляную магистраль до тех пор, пока не убедятся в подаче консервационного масла ко всем трущимся деталям, при этом коленчатый вал проворачивают на 2-3 оборота. Одновременно через гнёзда снятых форсунок заливают консервационное масло в каждый цилиндр (по порядку их работы) и ставят на место форсунки. После смазывания рабочих поверхностей втулок цилиндров проворачивать коленчатый вал не рекомендуется, так как это может привести к повреждению масляной плёнки. Неокрашенные поверхности шатунов, нижних частей втулок цилиндров, торцы коренных и шатунных подшипников, распределительный вал, штанги клапанного привода, шестерни и другие детали в картере смазывают пульверизаторами или кистью. По окончании антикоррозионной обработки сливают из маслосборника остаток консервационного масла, закрывают крышки люков картера, индикаторные краны и наружные отверстия впускных и выпускных коллекторов. Оставшиеся незакрытыми впускные и выпускные клапаны освобождают от рычагов клапанного привода.

Все детали, снятые с дизеля, и запасные части промывают дизельным топливом или керосином и покрывают консервационным маслом. Резиновые детали покрывают маловым раствором. Качество антикоррозионной обработки дизеля проверяют ежемесячно и при необходимости (с появлением коррозии) зачищают поражённые места, промывают дизельным топливом и снова покрывают консервационным маслом.

4.7 Режимы работы дизелей

В зависимости от значений эффективной мощности или вращающего момента и угловой скорости коленчатого вала дизели могут работать на различных режимах. Различают следующие основные режимы работы дизелей : номинальный (полный), максимальной и минимальной мощностей и минимально устойчивой угловой скорости коленчатого вала.

На режиме номинальной (полной) эффективной мощности осуществляется длительная работа дизеля при номинальной угловой скорости коленчатого вала, установленной заводом- изготовителем.

Значение предельно допустимой эффективной мощности дизеля, которую он может развивать ограниченное время, установленное заводом- изготовителем, определяет режим максимальной мощности. Для судовых дизелей допускается работа не более 1ч перегрузкой по мощности на 10%, а по угловой скорости коленчатого вала - на 3% выше номинальной.

Длительную работу дизеля при наименьшей эффективной мощности, гарантируемой заводом- изготовителем, характеризует режим минимальной мощности. Минимальной эффективной мощностью, составляющей 10-20% номинальной, определяется предел уменьшения скорости судна.

Режим минимально устойчивой угловой скорости коленчатого вала определяет маневренные возможности судна. На этом режиме работы энергетические ресурсы дизеля используются на 3-4% номинальной мощности и на 30% номинальной угловой скорости коленчатого вала. Продолжительность работы дизеля в данном режиме не должна превышать 2-3ч.

Кроме перечисленных стандартных режимов, судовые дизели могут работать также на режимах эксплуатационной мощности и холостого хода. К эксплуатационной мощности относят среднюю мощность дизеля при плановых загрузке и скорости судна. Для грузовых теплоходов она составляет 85-90% номинальной мощности, для буксирных - 90-95%. При определении плановых показателей работы судна по эксплуатационной мощности дизеля нормируют расход топлива.

Установки, имеющие устройства для разобщения дизелей от гребного вала, могут работать и на режиме холостого хода. Работа дизеля на данном режиме сопровождается значительной неравномерностью подачи топлива, а иногда и пропуском вспышек в цилиндрах, приводящих к нагарообразованиям на поршнях, уплотнительных кольцах, клапанах, распылителях форсунок. Поэтому продолжительность режима холостого хода на должна превышать 0.25-0.5 ч.

В экстренных случаях спасения людей или груза, вахтенный начальник может принять решение о включении в работу и неисправных дизелей. Такой режим эксплуатации СЭУ называется аварийным. Иногда на аварийном режиме работы дизелей обеспечивается при необходимости движение судна к месту ремонта. В этом случае вахтенным начальником (механиком) должно быть организовано при постоянной вахте в машинном помещении тщательное наблюдение за техническим состоянием дизеля.

4.8 Меры безопасности при эксплуатации дизелей

К несению вахты в машинном помещении допускаются только члены экипажа в исправной и застёгнутой спецодежде, достигшие 18 лет. Доступ посторонним лицам в машинное помещение без разрешения вахтенного начальника запрещается. Подготовка судовых дизелей к пуску и их обслуживанию во время работы должны осуществляться в соответствии с инструкцией завода- изготовителя. Для обеспечения сохранности СЭУ и безопасности обслуживающего персонала при подготовке дизеля к пуску необходимо убедиться, что дизель возможно пускать, изменять режимы его работы, останавливать и реверсировать в соответствии с задаваемой органами управления программой. Неуправляемый или неисправно выполняющие заданные команды дизель может вызвать крупные аварии и тяжёлые несчастные случаи. Подготовку к пуску дизеля производят под руководством вахтенного начальника или старшего по вахте в машинном помещении, а после ремонта - капитана - механика (механика) судна. Мероприятия по подготовке дизеля к пуску, включающие обеспечение безопасности, указаны в пунктах 5.1 и 5.2. При работе дизеля запрещается устанавливать и регулировать зазоры во впускных и выпускных клапанах, подкачивать топливо в цилиндры в ручную, вскрывать люки картера, подтягивать резьбовые соединения, регулировать и затягивать форсунки и предохранительные клапаны, определять на ощупь места утечки рабочей среды в системах рабочего давления, перегружать дизель или его отдельные цилиндры выше указанных норм, допускать работу дизеля на критических частотах вращения, находиться против открытых индикаторных кранов.

Перед проведением технического обслуживания дизеля капитан- механик должен провести обязательный инструктаж лиц, назначенных для проведения работ по ТО. Приступая к разборке механизма следует убедиться, что он отключен от источника энергии. Механизмы, узлы и детали массой более 50 кг следует поднимать с помощью специальных грузоподъемников, не превышая их грузоподъемность, работать следует только исправным инструментом, а при работе на верхних площадках машинного отделения следует принять меры, исключающие падение инструмента вниз. Доступ к рабочим местам и ремонтируемым механизмам должен быть всегда свободен. При проведении работ, связанных с выведением пыли или вредных газов, нужно пользоваться средствами индивидуальной защиты (респираторами, противогазами, очками).

Чтобы избежать несчастных случаев при выполнении операций ТО и при ремонте дизелей, коленчатый вал следует проворачивать только с помощью специального приспособления или валопроворотного устройства. Открытие крышек картерных люков производить только после 10-20 минут после остановки дизеля. Запрещается производить проверку совпадения отверстий при соединении фланцев трубопроводов пальцем, следует использовать оправки-ломики. Запрещается открывать клинкеты, клапаны, вентили, краны ключами и удлинёнными ручками, трубами и другими предметами. Запрещается производить какие-либо работы в топливных и масляных цистернах, где могут содержаться опасные для здоровья газы, ремонтировать трубопроводы, баллоны и арматуру, находящуюся под давлением, оставлять без надзора включённые лампы, фонари, зажженные свечи, применять открытый огонь при осмотре мест, где возможно скопление газов.

5. Сложность и надёжность судового дизеля

Значение технического термина «сложность» прежде всего связана с многоэлементностью, составным характером того или иного устройства, явления.

Сложные - это общее название системы, состоящих из большого числа неодинаковых взаимосвязанных элементов. Поэтому большая система - необязательно будет сложной. Во многих случаях о сложности системы дает представление число составляющих ее элементов. Например, можно считать простыми технические системы, содержащие до нескольких сотен элементов. Таковы реле, простой модуль типа печатной платы, полупроводниковый транзистор или тиристор, электронагревательный прибор. Системы, содержащие от нескольких тысяч до нескольких миллионов элементов,- сложные. Конечно, судовые технические системы в этом смысле сложные. Это справедливо для судовых электростанций, главных двигателей, системы связи и управления, микроЭВМ.

Следующая ступень - суперсложные системы в которых насчитываются от десятков миллионов до невообразимого большого числа: квинтиллиона элементов. Суперсложный живой организм, человеческий мозг, корабль. Наконец, можно представить себя ультрасложные системы. Число их элементов сравнимо с с числом частиц во всей вселенной и получается такая классификация систем по степени сложности:

МАЛАЯ

СЛОЖНАЯ

СУПЕРСЛОЖНАЯ

УЛЬТРАСЛОЖНАЯ

Сегодня техническое диагностирование проводят только для первых типов, где в основном действует правило: чем больше элементов, тем ниже надежность.

Для суперсложных систем это правило теряет силу. У живой природы есть секрет, как из огромного числа не очень надежных элементов делает исключительно надежную систему. Природа создает ее на уровне живых существ или даже их сообществ, таких как улей или муравейник. Технические суперсложные системы еще не вышли на этот уровень самоорганизации.

Сложность судовых дизелей характеризуется как сложная от (103 до 107 элементов)из-за обилия вспомогательных систем ( система охлаждения, топливопровод, насосы, компрессоры и пр.), огромных размеров и наличия движущихся частей внутри самой СЭУ ( поршень, коленчатый вал и пр.). Эти факторы определяют высокую степень сложности эксплуатации и технического обслуживания дизелей, требования по подготовке к обслуживающему персоналу и экипажу судна.

К новой технике на морских судах иногда относятся с недоверием, и в этом есть резона. Этот резон- требование НАДЕЖНОСТИ. Обеспечить ее в морских условиях и труднее и важнее, чем для той же технике, работающей на берегу.

Что же имеют в виду инженеры, говоря о надежности технических устройств? Каков точный смысл этого термина?

В государственном стандарте дано следующее определение термина «надёжность»: надёжность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Необходимый уровень надёжности двигателя в процессе эксплуатации будет поддерживаться только в том случае, когда в полном объеме будут выполнятся инструкции по эксплуатации, своевременно приниматься меры по изучению и устранению причин выявляемых неисправностей, анализироваться и общаться опыт эксплуатации.

В ходе эксплуатации должны выполнятся : разработка и обоснование комплекса эксплуатационных мероприятий по обеспечению надёжности двигателя, оценка достигнутого уровня надёжности.

При оценки надёжности двигателя используется понятие отказа - события, заключающегося в нарушении работоспособности дизеля. Работоспособностью называется состояние, при котором двигатель способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно -технической документацией. Отказы называются внезапными, когда происходит скачкообразное изменение одного или нескольких заданных параметров двигателя. Постепенные отказы характеризуются постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров дизеля до определенного значения и выявляются при технических обслуживаниях и ремонтах.

На основе методов диагностирования можно прогнозировать момент достижения двигателем предельного состояния. Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы или необходимости проведения ремонта, называется предельным состоянием. Признаки предельного состояния устанавливаются нормативно-технической документацией на данный объект.

Основными показателями надёжности двигателей являются безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Безотказность - это свойство двигателя непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени или некоторой наработки. Под наработкой подразумевается продолжительность работы в часах. Долговечность -это свойство двигателя сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность -это приспособленность двигателя к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путём проведения ремонтов и технического обслуживания для обеспечения требуемого уровня надёжности двигателя. По показателю ремонтопригодности судовые дизели относятся к восстанавливаемым объектам.

Безотказность восстанавливаемого объекта оценивается наработкой на отказ и параметром потока отказов. Наработка на отказ, выражаемая в тысячах часов, определяется как отношение наработки объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течении этой наработки. Параметром потока отказов называется плотность вероятности возникновения отказов, определяемая для рассматриваемого момента времени. Вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ двигателя не возникнет, называется вероятностью безотказной работы.

Показателем долговечности двигателя является срок службы и ресурс. Сроком службы называют календарную продолжительность эксплуатации двигателя с момента возникновения предельного состояния, оговорённого в технической документации, или до его списания. Он характеризуется продолжительность существования дизеля с момента ввода в эксплуатацию независимо от характера его использования. Под ресурсом понимается наработка двигателя до предельного состояния от начала эксплуатации или её возобновления после среднего или капитального ремонта. Когда отказ не приводит к катастрофическим последствиям, определяется средний ресурс двигателя из условия проведения планового ремонта. В остальных случаях долговечность двигателя характеризуется гамма-процентным ресурсом -наработкой, в течение которой дизель не достигнет предельного значения, с вероятностью равно гамма процентов. Но стоит отметить, что средняя скорость изнашивания определяется главным образом условиями эксплуатации.

Заключение

Из всего вышесказанного становится понятно что дизельный ДВС является достаточно сложным устройством, с жёсткими требованиями по его эксплуатации, но несмотря на это он остаётся самым используемым и простым двигателем, ведь в его составе нету парообразующих установок или паровых турбин, потребляет общедоступное и дешёвое топливо, является достаточно надёжным и долговечным. Но исходя из материалов данной курсовой, можно сделать вывод что для успешной эксплуатации данной техники нужны специалисты достаточно узкого профиля, в деле работы с техникой человеческий фактор играет огромную роль, и от человека зависит сколько проработает двигатель, будет ли аварийный ремонт предупрежден плановым или нет, именно от человека зависит будет ли приносить устройство прибыль или обернётся большими расходами. Вряд ли в обозримом будущем найдётся достойная альтернатива дизельным ДВС, которая будет сочетать столь удачно надёжность и простоту.

Список используемой литературы

1.  Калявин В.П., Лернель Д.М., Корабль не подведет, капитан! - М.: Транспорт, 1994.

2. Сизых В.А. Судовые энергетические установки - 3-е изд., переаб. и доп. М.:Рконсультант, 2003.-264с.

. Лебедев О.Н., Калашников С.А. Судовые энергетические установки и их эксплуатация. Учебник для вузов водн. трансп. - М.: Транспорт,1987. - 336с.

. Жинкин В.Б. Теория устройства корабля. - СПб: Судостроение, 1995

.Трунин С.Ф. Промыслов Л.А. Надежность судовых машин - Л.: Судостроение, 1980.