Эксплуатация современных судовых дизельных установок

Окисление масла при нормальной температуре эксплуатации незначительно, но есть три фактора, которые ускорят процесс: высокая температура, насыщение воздухом и наличие в масле катализаторов.

Температура повышается при перегрузке двигателя, неэффективной работе охладителей и несоблюдении требований эксплуатации. Так, если циркуляция масла через поршни не будет продолжена в течение 15 минут после остановки, то в вставках возникнут локальные высокотемпературные зоны, То же самое произойдет с электрическими подогревателями, если циркуляция не будет продолжаться в течение 5 минут после прекращения нагрева или если нагреватель будет заполнен маслом лишь частично.

Насыщение воздухом будет меньше при хорошей вентиляции циркуляционной цистерне (Sump Тk). Общее количество масла должно быть таким, чтобы оно не циркулировало более 15–18 раз в час. Это обеспечивает достаточное время для деаэрации в период «отдыха». Важно, чтобы в циркуляции участвовало все масло, т. е. следует избегать застоя масла.

Каталитическое действие оказывают частицы износа, содержащие медь и железо, а также ржавчина. Кроме того, лаковые и лакообразные продукты окисления самого масла также ускоряют окисление, поэтому необходима непрерывная очистка для поддержания низкого содержания «шлама». Ржавчина будет образовываться при испарении воды из нагретого масла.

Признаки окисления масла, которые могут возникать по отдельности или в сочетании:

– увеличение количества шлама в сепараторе;

– неприятный (едкий резкий) запах масла;

– кофейно-коричневыми налет на механически обработанных поверхностях в картере и отслаивание краски;

– образование нагара в камерах охлаждения поршней.

В случаях значительного ухудшения качества масла систему следует очистить и тщательно промыть, прежде чем в нее будет залито свежее масло.

Вода в масле. Загрязнения циркуляционного масла водой, особенно морской, приводит к образованию органических и неорганических кислот, коррозии, увеличению шероховатости, образованию оксида олова на белом металле. Наличие пресной воды может вызвать бактериологическое загрязнение.

Для двигателей, находящихся в работе и использующих щелочные масла, незначительное увеличение содержания пресной воды не является критичным, хотя, конечно, надо стремиться его быстрее снизить до величины ниже 0,2 %.

Если двигатель остановлен с избытком воды в масле, то один раз в час его следует проворачивать чуть более чем на 1/2 оборота (для установки в разные положения), при этом циркуляция масла и сепарирование продолжается.

Как известно, наличие воды в масле можно определить по образованию «росы» на смотровых стеклах или по беловатому виду масла, можно также нагреть кусок стекла или паяльник до 200–300°С и погрузить его в пробу масла. Шипящий звук свидетельствует о присутствии воды.

Проверка состояния масла

Помимо уже вышеперечисленных признаков ухудшения состояния масла, необходимо отправлять пробы масла на анализ в береговую лабораторию (рекомендуют не реже одного раза в квартал). Пробы следует отбирать при работающем двигателе из контрольного крана на главной трубе, по которой циркулирует масло. Наборы для экспресс-анализа на борту могут рассматриваться только как дополнительные средства и не должны заменять лабораторные анализы.

Анализ отработанного масла чаще всего проводится в лабораториях. Отчет обычно охватывает следующие характеристики (для 2-тактных двигателей МЕ):

Удельный вес обычно находиться в пределах 0,90–0,98 кг/м3 и в основном используется для идентификации масла. Допустимое отклонение от первоначального значения ±5 %.

Вязкость. Вязкость увеличивается при окислении масла, а также при загрязнении цилиндровым маслом, тяжелым топливом или водой. Снижение вязкости может быть связано с разбавлением дизельным топливом.

Допустимые отклонения: +40 % /-15 % (от начального значения)

Температура вспышки (в открытом тигле) указывает на возможное загрязнение топливом. Минимальная температура – 180°С.

Общее кислотное число TAN (Total Acid Number) выражает общее содержание органических и неорганических кислот в масле. Органические (слабые) кислоты образуются в результате окисления. TAN = SAN + Слабое кислотное число. Максимальное значение – + 2.

SАN (Число сильной кислоты) Показывает количество неорганических (или сильных) кислот в масле. Обычно это серная кислота из камеры сгорания или соляная кислота из соленой воды (должно быть указано в анализе). SAN вызывает коррозию масла (особенно при наличии воды). Показатель должен быть равен нулю.

Щелочность (BN) указывает уровень щелочности в маслах, содержащих присадки, нейтрализующие кислоту. Максимальное значение + 100 %; минимальное значение – минус 30 % (от исходных значений)

Вода опасна при высоких TAN и SAN. Допускается содержание пресной воды + 0,2 % (0,5 % для коротких периодов). Допустимое содержание морской воды: следы.

Число Конрадсона. Остатки от неполного сгорания или разложения смазочного и цилиндрового масла. Максимально допустимое + 3 %.

Зола. Некоторые присадки оставляют золу, которая может быть использована для определения количества присадок в масле. Зола также может состоять из частиц износа, песка и ржавчины. Зольность отработанного масла можно оценить только путем сравнения с зольностью неиспользованного масла. Максимальное отклонение + 2 %.

Нерастворимые вещества. Обычно указываются как нерастворимые вещества в пентане/гептане и бензоле. Количество нерастворимых в масле ингредиентов проверяют следующим образом: пробу масла разбавляют равными частями бензола (С6Н6) и нормального пентана (С5Н12) или гептана (С7Н14). Поскольку окисленное масло (лак и лакоподобные компоненты) растворимо только в бензоле, то разница в количестве нерастворимых веществ свидетельствует о степени окисления масла. Нерастворимые в бензоле вещества представляют собой твердые загрязнители. Некоагулированных нерастворимых веществ в пентане не более 2 %. Некоагулированных нерастворимых в бензоле веществ не более 1 %.

Неисправности при эксплуатации двигателя

Таблица 1.5. Неисправности при эксплуатации двигателя

Дополнительные комментарии

В пунктах «Неисправности при работе» указаны некоторые возможные причины нарушений в работе, по которым может быть дана следующая дополнительная информация и комментарии.

Пункт 5

Негерметичный выпускной клапан проявляется в повышении температуры выхлопных газов, падении давления в конце сжатия и максимального давления сгорания.

Чтобы избежать прогорания клапана, если возможно, немедленно замените соответствующий клапан или, в качестве предварительной меры, отключите подачу топлива на цилиндр [16].

Пункт 6

В серьезных случаях прорыв газов через поршневые кольца проявляется так же, как негерметичность выпускного клапана, но иногда проявляется на более ранней стадии в виде шипящего звука. Это отчетливо слышно при открытии дренажного крана из камеры подпоршневого пространства воздуха. При этом могут появиться дым и искры.

При проверке или чистке сливной трубы не приближайтесь к линии выброса, так как может выдуться горящее масло.

При остановленном двигателе прорыв можно определить, проверив состояние поршневых колец через отверстия для продувочного воздуха. Поршень и втулка цилиндра в зоне прорыва становятся черными. Шлам, попавший в камеру продувочного воздуха, также может указывать на неисправный цилиндр.

Поскольку прорыв может происходить из-за залипания неповрежденных поршневых колец, существует вероятность его постепенного уменьшения во время работы за счет уменьшения подачи топлива на несколько минут и, в то же время, увеличения подачи лубрикаторного масла в цилиндр. Если это не эффективно, подачу топлива (индекс гидроусилителя давления жидкого топлива) и Рmax должны быть уменьшены до тех пор, пока не прекратится прорыв газов.

Повышение давления Рcomp-Рmax не должно превышать значение, измеренное на испытательном стенде при пониженном среднем эффективном давлении или индексе повышения давления топлива.

Если прорыв газов не прекращается, необходимо вывести из эксплуатации усилитель давления топлива (при остановленном двигателе) или заменить поршневые кольца. Нагрузка может быть уменьшена, а движение выпускного клапана остановлено индивидуально для каждого цилиндра без остановки двигателя.

Работа двигателя при наличии прорыва газов через поршневые кольца даже в течение очень ограниченного периода времени может привести к серьезным повреждениям втулки цилиндра. Это связано с тепловым перегревом поверхности втулки. Кроме того, существует риск возгорания в камерах продувочного воздуха и ресивере продувочного воздуха, см. также раздел 704–01 [16].

В случае сильного прорыва воздуха существует общий риск проблем с запуском из-за слишком низкого давления сжатия во время запуска. Необходимо регулярное техобслуживание колец.

Пункты 8 и 13

Наличие воздуха (газов) в топливной системе может быть вызвано заеданием иглы форсунки или поломкой пружины.

Если обнаружена неисправность форсунки, ее необходимо заменить и проверить, нет ли отложений на головке поршня.

Пункты 10 и 14

Если для получения полной нагрузки оказывается необходимым увеличить индивидуальный индекс гидроусилителя давления топлива более чем на 10 % от значения, полученного при морских испытаниях, то это в большинстве случаев указывает на износ гидроусилителя давления топлива. Обычно это можно подтвердить, осмотрев поршень гидроусилителя. Если на кромке плунжера видны эродированные участки темного цвета, плунжер и цилиндр усилителя следует заменить.

Пункты 17 и 24

1. Если тлеющие, горящие частицы попадут в остатки масла на дне камеры продувочного воздуха, то они воспламеняться. Тогда возможны серьезные повреждения штока поршня и поршня, уменьшение натяжения стяжных связей. Надо очистить стенки воздушной камеры.

Воспламенение нагара может быть вызвано: длительным прорывом газов;

«медленным сгоранием» в цилиндре из-за некачественного распыления, неподходящего распылителя форсунки или «смещения» топливных форсунок; «обратным выбросом» через наддувочные окна из-за большого сопротивления в выхлоп-ной системе. Для поддержания низкого сопротивления выхлопа нельзя допускать скопления сильных отложений на защитных решетках, сопловом аппарате и лопатках турбины, а противодавление после турбонагнетателя не должно превышать нормы.

2. Предупреждения о пожаре.

Если ВН не запускаются во время работы на малой нагрузке (из-за неисправностей), то на поршнях может скапливаться несгоревшее жидкое топливо. Во избежание пожара необходимо:

– получить разрешение с мостика на остановку двигателя;

– остановить двигатель;

– удалите остатки несгоревшего топлива и масла с верхней части поршней;

– восстановить подачу продувочного воздуха;

– запустить двигатель.

Переключатель вспомогательных вентиляторов должен находиться в положении «АUTO» во всех режимах управления двигателем. Если двигатель останавливается или если дается команда на аварийную остановку, ВН останавливаются независимо от режима управления.

Признаки пожара: повышение температуры выхлопных газов пораженного цилиндра; турбонагнетатель может попасть в помпаж; дым из входных фильтров турбонагнетателя при помпаже; нагрев камеры наддувочного воздуха. Если возгорание сильное, будет дымный выхлоп и снижение оборотов двигателя. Прорыв газов приведет к выбросу дыма, искр и даже пламени при открытии соответствующего спускного крана, поэтому надо держаться подальше от линии выброса.

При аномальном повышении температуры датчик контроля ТЕ 8610 выдает сигнал тревоги при 80°C и сигнал на замедление (SLD) при 120°C. Этот датчик должен быть отключен во время остановки и оставаться выключенным до 3–5 минут после пуска. Для установок с ВРШ с включенным ВГ автоматически запускается ВДГ и подключается к электросети до отключения валогене-ратора и снижения частоты вращения ГД.

3. Меры, которые необходимо принять:

1. Из-за возможного риска взрыва в картере нельзя стоять рядом с предохрани-тельными клапанами;

2. Уменьшить нагрузку до SLOW, если это еще не было сделано автоматически и попросить разрешения на остановку ГД у мостика;

3. При получении команды «FINISHED WITH ENGINE» (FWE) заглушить двигатель и выключить ВН.

4. Прекратить подачу мазута.

5. Остановить подачу масла.

6. Привести в действие оборудование пожаротушения камеры продувочного воздуха.

7. Не открывать камеру продувочного воздуха или картер до тех пор, пока место возгорания не остынет до температуры ниже 100°C. При открытии держаться подальше от возможных свежих вспышек пламени.

8. Удалить сухие отложения и шлам из всех коробов продувочного воздуха. (См. также раздел 701–01 [16]).

7. Очистите соответствующие поршневые штоки и втулки, проверьте состояние их поверхности и отсутствие деформации. Если все в порядке, смазать штоки маслом.

8. Повторите проверку и сосредоточьтесь на днище и юбке поршня.

Осмотрите сальник и дно камеры на наличие возможных трещин.

9. Если причиной возгорания стал поршень, и этот поршень нельзя отремонтировать сразу, примите меры предосторожности. Если нагрев стенок камеры наддувочного воздуха был значительным, стяжные болты следует подтянуть при первой же возможности. Перед повторной затяжкой необходимо восстановить нормальную температуру всех деталей двигателя.

Чтобы обеспечить надлежащий слив масляного шлама из коробов продувочного пространства и тем самым снизить риск возгорания рекомендуется ежедневная проверка во время работы и регулярная очистка дренажных труб.

4.1. Ежедневные проверки во время работы:

1. Откройте вентиль между сливным баком (drain-tank) и баком для шлама (sludge-tank).

Выходит ли воздух из вентиляционной трубы сливного бака?

Если воздух выходит, то это указывает на свободный проход от фланца AV к вентиляционной трубе сливного бака.

Надо очистить трубы, как описано ниже, при первой же возможности.

Если воздух не выходит, то надо открыть контрольные краны один за другим между основной дренажной трубой и камерами продувочного воздуха и между основной дренажной трубой и ресивером продувочного воздуха вспомогательными вентиляторами.

Начать с фланца AV и двигатся к фланцу BV. Используйте эту процедуру, чтобы найти любую блокировку.

Выдувается ли воздух или масло из индивидуального контрольного крана?

При наличии воздуха продувочное воздушное пространство осушается правильно. Это указывает на свободный проход от фактического контрольного крана до фланца AV.

Выдувается ли воздух или масло из индивидуального контрольного крана?

При наличии масла продувочное воздушное пространство не опорожняется должным образом.

Это указывает на то, что основная сливная труба заблокирована между контрольным краном, который сбрасывает масло, и соседним контрольным краном в сторону фланца AV. Необходимо очистить сливную трубу, как описано ниже, при первой же возможности.

4.2. Очистка сливных труб через регулярные промежутки времени:

Интервалы должны быть определены для конкретной установки, чтобы предотвратить засорение дренажной системы. Очистите основную сливную трубу и выпускную трубу сливного бака с помощью воздуха, горячей воды или пара во время остановки двигателя.

При подозрении на негерметичность клапанов демонтируйте и прочистите главный сливной патрубок 1–2 вручную.

Проверки ГД во время работы

Проверка 9: Упорный подшипник

Проверить измерительное оборудование.

Проверка 10: Натяжное устройство цепи (если установлено)

Проверить натяжное устройство цепи компенсаторов момента (если установлены). Комбинированные натяжные устройства цепи и гидравлические демпфирующие устройства следует перенастроить, когда будет достигнута красная часть индикаторов износа (см. Т II, Техническое обслуживание, глава 906 [16]).

Проверка 11: Защиты снижением оборотов и аварийной остановкой

Проверить измерительное оборудование.

Проверка 12: Аварийная сигнализация давления (датчики)

Общие требования:

Следует проверить работу и настройку сигналов тревоги.

Очень важно тщательно проверять работу и настройку датчиков давления и датчиков температуры. Их необходимо проверять при условиях, для которых датчики предназначены с целью обеспечения своевременного срабатывания сигнализации.

Это означает, что датчики низкого давления (температуры) следует тестировать при понижении давления (температуры), а датчики высокого давления (температуры) следует проверять при повышении давления (температуры).

Проверка:

Если специального испытательного оборудования нет, проверка может быть произведена следующим образом:

– датчики аварийного давления в системах смазки и охлаждения могут быть снабжены контрольным краном, с помощью которого можно снизить давление на датчике и тем самым проверить аварийный сигнал;

– если такого контрольного крана нет, точку срабатывания сигнализации необходимо сместить до тех пор, пока не сработает сигнализация. При возникновении аварийного сигнала проверяется соответствие шкалы реле давления фактическому давлению. (Некоторые типы реле давления имеют регулируемую шкалу).

Проверка 13: Термостаты

Большинство термостатических клапанов в системах охлаждения также можно проверить, сместив точку срабатывания сигнализации, чтобы датчик реагировал на фактическую температуру.

Однако в некоторых случаях настройка не может быть уменьшена в достаточной степени, и такие клапаны необходимо испытывать либо при достижении рабочей температуры, либо путем нагревания чувствительного элемента в водяной бане вместе с эталонным термометром.

Проверка 14: Детектор масляного тумана

Проверьте детектор масляного тумана. Регулировка и проверка функции сигнализации осуществляется в соответствии с инструкциями на оборудование, или в отдельной инструкции по эксплуатации детектора масляного тумана.

Проверка 15: Наблюдения

Сделайте полный набор наблюдений с помощью системы PMI. Убедитесь, что все параметры, характеризующие работу двигателя в порядке. Проверьте распределение нагрузки между цилиндрами.

Перед приходом в порт следует определиться на каком топливе проводить маневры. Переход на другое топливо должен производиться за час до предполагаемых первых маневров.

1. Надо запустить дополнительный вспомогательный двигатель, чтобы обеспечить запас мощности электростанции для маневров, осуществить пробное реверсирование (для установок с ВФШ), что гарантирует, что пусковые клапаны и механизм реверса работают, удалить конденсат из систем пускового и управляющего воздуха непосредственно перед маневром.

1.3.2.5. Остановка двигателя

Всегда следует выполнить маневр остановки перед входом в гавань по прибытии, чтобы убедиться, что ECS работает должным образом.

Когда поступит команда «Отбой двигателя (FWE)» следует:

– проверить пусковые клапаны на герметичность (это связано с тем, что негерметичный пусковой клапан может вызвать вращение коленчатого вала):

– получить разрешение с мостика;

– убедиться, что валоповоротный механизм выключен;

– закрыть главный воздушный клапан в системе распределения пускового воздуха;

– о ткрыть индикаторные краны;

– осуществить переход на ручное управление двигателем с LOP;

– активировать кнопку START. Это позволяет подать пусковой воздух, но не управляющий воздух, к пусковым клапанам.

– проверить, не выходит ли воздух из каких-либо индикаторных кранов;

В случае выхода воздуха из крана соответствующий пусковой клапан негерметичен. Если цилиндр находится в НМТ, обнаружение может быть затруднено из-за выхода воздуха через продувочные окна в втулке цилиндра.

– заменить или отремонтировать неисправный пусковой клапан.

– зафиксировать главный пусковой клапан в крайнем нижнем положении с помощью стопорной пластины;

– включить валоповоротный механизм;

– проверить контрольную лампу;

– убедитесь, что клапан пусковой системы распределения воздуха закрыт.

– закрыть и удалить воздух из систем подачи управляющего воздуха и воздуха системы защиты.

Не следует прекращать подачу запирающего воздуха в привод выпускного клапана, так как тяга воздуха через открытый выпускной клапан может вызвать вращение вала турбонагнетателя, что приведет к повреждению подшипников, если подача смазочного масла к турбонагнетателю прекращена.

После остановки двигателя насосы работают не менее 15 минут, чтобы предотвратить перегрев охлаждаемых поверхностей и образование нагара, потом надо остановить насосы смазочного масла и охлаждающей воды.

Эксплуатация после прихода в порт

1. Эксплуатация топливных насосов.

Таблица 1.6. Циркуляционные топливные насосы.

2. Предварительный прогрев пресной воды во время простоя.

Таблица 1.7. Предварительный прогрев.

Необходимо отключить другое оборудование, которое не должно работать при остановленном двигателе.

Выполните необходимые проверки, выполняемые при остановленном двигателе (см. главу 702 инструкции [16].

1.3.3. Конструктивные особенности и техническое использование среднеоборотных двигателей

Среднеоборотные дизели нашли широкое применение на различных судах, главным образом в установках с ВРШ. Более широко применяются двигатели компаний MAN, Wärtsilä и Caterpillar. Конструкция, технические данные и эксплуатация двигателей последней компании достаточно подробно изложены в источниках [12,20,25,26].

Конструктивные особенности двигателей MAN модельного ряда L58/64

Среднеоборотные мощные двигатели серии L58/64, а также другие двигатели этого семейства (L32/40, L40/54, L48/60, L21/31) являются лучшими и высокоэффективными четырехтактными среднеоборотными дизелями. Среднее эффективное давление номинальное 21,9 бар, удельный эфффективный расход топлива – 167 г/(кВт∙час). Наддув при постоянном давлении. Используются тяжелые топлива с вязкостью до 700 сСт [12].

Конструктивные особенности: высокое давление впрыска топлива; поддержание высокого уровня максимального давления сгорания, а следовательно и экономичности двигателя, на частичных режимах за счет модифицированных отсечных кромок плунжера ТНВД; применение качающегося рычага между роликом плунжера и кулачком распредвала для оптимизации угла опережения впрыска; применение в ТНВД нагнетательного клапана с разгрузочным пояском для снижения колебаний остаточного давления; использование подвесных рамовых подшипников; конструктивное упрочнение с целью обеспечения минимальной деформации цилиндровой втулки и ее эффективное охлаждение в верхней части; модернизации клапанов, поршней, крышек.

Подробнее конструкция и параметры изложены в источниках [12,19,20]. В двигателе L48/60B использован Мюллер-процесс (за счет более раннего закрытия впускных клапанов происходит увеличение степени сжатия и улучшение экономичности).

В линейке компании MAN широко присутствуют и успешно используются на судах двигатели с технологией CR (Common Rail), например, двигатели L58/64 CR. Макет системы изображен на рисунке 1.12.

CR позволяет непрерывно и независимо от нагрузки контролировать время впрыска, давление впрыска и объем впрыска. Это означает, что технология Common Rail обеспечивает высочайший уровень гибкости для всех диапазонов нагрузок.