Eng
Главная Порт Диагностическое обследование главного двигателя 6ЧНСП 18/22 теплохода «ЛУГА», ч....
Последний документ


Патент № 2415176


Научное руководство



Зуев Валерий Владимирович

Доктор геол.-минер. наук, академик РАЕН, автор четырех научных открытий, в которых выявлены новые энергетические подходы к объяснению и предсказанию физико-химических свойств минеральных и других кристаллических веществ

Рекомендательное письмо...


Кто на сайте
Сейчас 15 гостей онлайн
Диагностическое обследование главного двигателя 6ЧНСП 18/22 теплохода «ЛУГА», ч.1 (ТА «Дизель Тест»)

ОТЧЕТ
о диагностических обследованиях
главного двигателя 6ЧНСП 18/22 т/х «ЛУГА»

1. Характеристики обследований

1.1. Задачи обследований

  • Проверить параметры регулировки двигателя после ремонта, дать рекомендации по корректировке регулировочных параметров, проверить их после корректировки.
  • Проверить техническое состояние рабочих цилиндров, топливной аппаратуры, системы воздухоснабжения.
  • Оценить эффект действия ремонтно-восстановительной композиции ТСК-В, добавленной в циркуляционное масло, на техническое состояние двигателя.

1.2. Условия обследований

Таблица 1.

Топливо – дизельное. Циркуляционное масло – DL-MP-30.
Наработка двигателя после ввода композиции ТСК-В к 27.12 2004 г – 250 часов.

1.3. Режимы обследований

Диагностирование двигателя проведено на режиме холостого хода и на двух режимах нагрузочной характеристики. Параметры режимов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

2. Состояние двигателя на момент обследований

2.1. Регулировка двигателя

2.1.1. Камеры сжатия. Соответствие фактических характеристик (степени сжатия, объема) заданным значениям

Заданные значения (справочные сведения)

Конструктивные значения:

  • объем камеры сжатия – 504 куб. см;
  • степень сжатия – 12.1.

Диапазоны заданных значений, определяемые наличием монтажных допусков:

  • объем камеры сжатия – от 480 до 530 куб. см;
  • степень сжатия – от 11,8 до 12,4.

При безразборной проверке соответствия фактических характеристик заданным значениям, проводимой в эксплуатационных условиях, учитывают влияние, оказываемое отложениями нагара. Отложения на днищах крышки и поршня могут уменьшить высоту камеры сжатия на 1 мм. Диапазоны заданных значений, рассчитанные с учетом отложений нагара:

  • объем камеры сжатия – от 450 до 530 куб. см;
  • степень сжатия – от 11,8 до 13,1.

Выход измеренных значений из диапазона заданных значений означает, что монтажные отклонения выше допустимых.

Сравнение фактических и заданных значений

Фактические значения степеней сжатия, полученные путем математической обработки индикаторных диаграмм, приведены на рисунке 1. На рисунке также обозначена область заданных значений. Из рисунка видно, что значения степени сжатия во всех цилиндрах попадают в область заданных значений.

Выводы

Параметры камер сжатия всех цилиндров двигателя соответствуют норме.

Рис.1. Значения степени сжатия в цилиндрах двигателя

2.1.2. Углы начала подачи топлива. Соответствие фактических значений нормальным

Метод проверки соответствия

Для безразборной проверки геометрических углов начала подачи используют значения углов начала сгорания топлива, так как между углом начала подачи и углом начала сгорания существует прямая связь. Углы начала сгорания определяют по индикаторным диаграммам. Результаты наносят на график вида «угол начала сгорания – индикаторная мощность». На графике выделена область нормального начала сгорания (нормальной регулировки). Ниже этой области находится область раннего начала сгорания, выше – область позднего начала сгорания.

Область раннего начала сгорания. При раннем начале сгорания двигатель работает жестко, с повышенной нагрузкой на подшипники коленчатого вала. В эту область измеренные значения попадают, если геометрический угол начала подачи топлива сдвинут в сторону опережения. Небольшой сдвиг начала сгорания в сторону опережения возможен также при слабом затяге форсуночной пружины, при зависании иглы форсунки, при закоксовывании сопловых отверстий распылителя.

Область позднего начала сгорания. При позднем начале сгорания процесс сгорания смещается на линию расширения, что увеличивает расход топлива. В область позднего начала сгорания измеренные значения попадают, если геометрический угол начала подачи топлива сдвинут в сторону запаздывания. Небольшой сдвиг начала сгорания в сторону запаздывания возможен также при слишком сильном затяге форсуночной пружины, при неплотности нагнетательного клапана.

Результаты проверки

На рисунках 2 и 3 представлены результаты измерений, выполненных 28.10.2004 г и 27.12.2004 г.

Измерения, выполненные 28.10.2004 г, показывают, что углы начала сгорания во всех цилиндрах попадают в область нормального начала сгорания. То есть регулировка геометрических углов начала подачи выполнена правильно.

Измерения, выполненные 27.12.2004 г, показывают, что углы начала сгорания во всех цилиндрах сместились, в сравнении с предыдущими измерениями, на 3-4 градуса в сторону опережения. По-видимому, это – результат изменения регулировки привода блочного насоса. После изменения регулировки в цилиндрах 3 и 6 сгорание начинается слишком рано.

Выводы

Рекомендуется развернуть привод блочного насоса примерно на 4 градуса ПКВ в сторону запаздывания. Рекомендуется также углы начала подачи топлива в цилиндры 3 и 6 сдвинуть на 2 градуса в сторону запаздывания, чтобы уменьшить разброс значений углов по цилиндрам.

Рис. 2. Углы начала сгорания в цилиндрах двигателя 28.10.2004 г.

Рис. 3. Углы начала сгорания в цилиндрах двигателя 27.12.2004 г.

2.1.3 Углы фаз газораспределения. Соответствие фактических значений нормальным

Определение области нормальных значений

Конструктивные фазы работы выпускного клапана:

  • открытие – 140 градусов поворота коленчатого вала (ПКВ) после ВМТ1 (40 гр. ПКВ до НМТ);
  • закрытие – 40 градусов ПКВ после BMT2.

Для проверки фаз работы клапана необходимо и достаточно измерить значение одного из углов. При безразборной проверке по индикаторной диаграмме измеряют угол открытия.

Область нормальных значений угла открытия выпускного клапана, определяемая наличием монтажных допусков, равных +/- 4 градусам, имеет следующие границы:

  • нижняя граница – 136 гр. ПКВ после BMT;
  • верхняя граница – 144 гр. ПКВ после BMT.

При безразборной проверке соответствия фактических характеристик заданным значениям, проводимой в эксплуатационных условиях, учитывают влияние износа деталей привода распределительного вала и привода клапанов. Износ сдвигает углы в сторону запаздывания. Нормальным принят износный сдвиг на два градуса. Область нормальных значений, учитывающая износный сдвиг:

  • нижняя граница – 136 гр. ПКВ после BMT;
  • верхняя граница – 146 гр. ПКВ после BMT.

Выход измеренных значений из области нормальных значений означает, что отклонения в регулировке выше допустимых.

Метод проверки соответствия

Угол открытия выпускного клапана определяют на крупномасштабном фрагменте индикаторной диаграммы, отображающем особенности изменения давления при движении поршня вблизи НМТ (смотрите пример на рисунке 4). Особенности состоят в следующем. При движении поршня вниз процесс расширения газа в цилиндре до открытия выпускного клапана характеризуется замедляющейся скоростью падения давления (часть кривой на рисунке, находящаяся слева от линии, условно разделяющей процесс). После открытия выпускного клапана характер процесса расширения изменяется, так как из-за вытекания газа в выпускной коллектор скорость падения давления на некоторое время возрастает (часть кривой на рисунке, находящаяся справа от линии, условно разделяющей процесс).

Момент изменения характера процесса расширения, замеченный на диаграмме, есть «видимый» угол открытия выпускного клапана. Он отстает от истинного момента открытия (отрыва клапана от седла) на угол запаздывания, необходимый для заметного изменения характера процесса расширения. Для двигателя данного типа угол запаздывания составляет 3-5 градусов ПКВ. Поэтому с достаточной для практики точностью фактические значения углов открытия выпускных клапанов определяют по формуле:

φф.вып.к. = φи.вып.к. - 4,

где: φф.вып.к. – фактический угол открытия выпускного клапана, градусы ПКВ от BMT;
φи.вып.к. – измеренный угол открытия выпускного клапана, определяемый по индикаторной диаграмме, градусы ПКВ от ВМТ;
4 – угол запаздывания, учитывающий инерционность процесса изменения давления в цилиндре, гр. ПКВ.

Для определения углов используют диаграммы, отснятые на режимах с повышенной нагрузкой. Опыт показывает, что при небольших нагрузках (значениях среднего индикаторного давления, меньших 4 бар), определение момента открытия выпускного клапана по диаграмме является менее точным, так как снижение давления в цилиндре происходит по более пологой кривой, на которой труднее заметить искомый момент.

Сравнение фактических и нормальных значений

Фактические значения углов открытия выпускных клапанов приведены на рисунке 5. Там же обозначена область нормальных значений. Из рисунка видно, что выпускные клапаны во всех цилиндрах открываются в заданном угловом промежутке.

Выводы

Углы открытия выпускных клапанов всех цилиндров отрегулированы в соответствии с нормой.

Рис. 4. Фрагмент индикаторной диаграммы, отображающий характер изменения давления в цилиндре до и после открытия выпускного клапана

Рис. 5. Углы открытия выпускных клапанов в цилиндрах двигателя

2.1.4. Цикловые подачи топлива. Отклонения от среднего значения

Заданные ограничения (справочные сведения)

Цикловые подачи топлива регулируют так, чтобы отклонения мощности цилиндров от средней по двигателю величины не превышали заданного ограничения. Размер ограничения (допустимого отклонения) устанавливают, учитывая условия эксплуатации. При эксплуатации двигателя на средней нагрузке допустимы 10-процентные отклонения мощности цилиндров от средней величины. При эксплуатации на повышенной нагрузке допустимы 7,5-процентные отклонения. При эксплуатации на полной нагрузке допустимы 5-процентные отклонения. В нашем случае размер заданного ограничения составляет 7,5%.

Метод проверки цикловых подач

Для проверки используют значения индикаторной мощности цилиндров, измеренные на всех режимах диагностирования. Эти значения наносят на графики, где выделены три области: нормальных, повышенных и пониженных значений. При анализе измеренных значений учитывают следующее.

В область повышенных значений измеренные значения попадают в том случае, если индикаторная мощность цилиндра превышает среднее по цилиндрам значение на 7,5% (проценты от полной мощности цилиндра). Причиной такого превышения среднего значения является увеличенная цикловая подача топлива в данный цилиндр (как результат ошибки при регулировке).

В область пониженных значений измеренные значения попадают в том случае, если индикаторная мощность цилиндра ниже среднего по цилиндрам значения на 7,5% (проценты от полной мощности цилиндра). Такое снижение возможно по трем причинам. Первая – уменьшенная цикловая подача топлива в цилиндр (как результат ошибки при регулировке). Вторая – неисправности топливной аппаратуры, вызывающие уменьшение количества топлива, попадающего в цилиндр (например, утечки топлива), или ухудшающие процесс сгорания и снижающие индикаторный КПД цилиндра (например, плохое распыливание топлива). Третья – цикловая подача уменьшена обслуживающим персоналом для компенсации роста температуры выпускных газов, который вызван неисправностями системы подачи воздуха.

В область нормальных значений измеренные значения попадают в том случае, если топливная аппаратура цилиндра исправна и отклонение индикаторной мощности цилиндра от среднего по цилиндрам значения не превышает 7,5%. Это означает, что цикловая подача отрегулирована с точностью, удовлетворяющей требования эксплуатации.

Результаты проверки

На рисунках 6 и 7 представлены результаты измерений, выполненных 28.10.2004 г и 27.12.2004 г.

Измерения, выполненные 28.10.2004 г, показывают, что измеренное значение мощности цилиндра 1 попадает в область повышенных значений. Причина – увеличенная цикловая подача в данный цилиндр. Рекомендовано уменьшить ее. Рекомендация выполнена. Измерения, выполненные 27.12.2004 г, показывают, что значение мощности цилиндра 2, измеренное при повышенной нагрузке, попадает в область пониженных значений. Причина – неисправность форсунки данного цилиндра (см. подраздел 2.2.2). Замена неисправной форсунки увеличит мощность цилиндра 2 и снимет часть мощности с остальных цилиндров.

Диагноз

Цикловые подачи топлива по цилиндрам отрегулированы с точностью, удовлетворяющей требования эксплуатации. Повышенные отклонения мощности цилиндров от средней величины, замеченные 27.12.2004 г, являются следствием неисправности форсунки цилиндра 2. Отклонения мощности придут в норму после замены неисправной форсунки.

Рис. 6. Распределение мощности по цилиндрам двигателя 28.10.2004 г.

Рис. 7. Распределение мощности по цилиндрам двигателя 27.12.2004 г.

2.2. Состояние основных узлов и систем

2.2.1. Цилиндропоршневая группа. Оценка герметичности уплотнений «втулка – поршневые кольца» по показателям плотности надпоршневых пространств

Метод определения герметичности

Герметичность определяют по показателям плотности надпоршневых пространств. Такими показателями являются коэффициент сохранности воздушного заряда при сжатии и процент потери воздушного заряда при сжатии.

Коэффициент сохранности воздушного заряда при сжатии определяют по формуле:

Кс.з. = Мк. / Мн.,

где: Мк. – масса воздушного заряда в конце процесса сжатия;
Мн. – масса воздушного заряда в начале процесса сжатия.

Процент потери воздушного заряда связан с коэффициентом сохранности соотношением:

Пп.з. = 1 - Кс.з. * 100%

Значения массы заряда, необходимые для вычисления показателей плотности, получают путем математической обработки индикаторных диаграмм.

Связь герметичности уплотнения с процентом потери заряда показана в таблице.

Процент потери заряда при сжатии Герметичность уплотнения
«втулка – поршневые кольца»
менее 6 хорошая
от 6 до 12 удовлетворительная
от 12 до 18 неудовлетворительная
свыше 18 плохая

Результаты определения показателей плотности

Фактические значения потерь воздушного заряда приведены на рисунке 8. Светлые столбцы на рисунке – значения, измеренные 28.10.2004 г. (до ввода в циркуляционное масло ремонтно-восстановительной композиции «ТСК-В»). Темные столбцы – значения, измеренные 27.12.2004 г. (через 250 часов работы двигателя после ввода композиции). Здесь же отмечены области значений, характерные для различных состояний герметичности уплотнения «втулка - поршневые кольца».

По данным, полученным 28.10.2004 г., видно, что значения потерь, измеренные в цилиндрах 2, 4 и 5, находятся в области хорошей герметичности. Значения потерь в цилиндрах 1 и 3 – в области удовлетворительной герметичности. Данные по цилиндру 6 искажены неисправностью индикаторного крана. Средняя по пяти первым цилиндрам потеря заряда составляет 6,2%.

По данным, полученным 27.12.2004 г., видно, что значения потерь, измеренные во всех цилиндрах, находятся либо в области хорошей герметичности, либо на границе этой области. Средняя по цилиндрам потеря заряда составляет 5,5%.

Сравнение данных двух измерений показывает, что после ввода композиции «ТСК-В» потери заряда в цилиндрах 1 и 3, ранее характеризовавшихся удовлетворительной герметичностью, уменьшились.

Выводы

Состояние уплотнений «втулка – поршневые кольца» всех цилиндров двигателя, по данным на 27.12.2004 г, характеризуется как хорошее. За период от предыдущего обследования состояние уплотнений цилиндров 1 и 3 улучшилось. Улучшение вызвано действием ремонтно- восстановительной композиции «ТСК-В».

Рис. 8. Оценка герметичности уплотнений «втулка – поршневые кольца» двигателя

Часть 2