Современные малооборотные двухтактные двигатели - Возницкий И. В. [2007, PDF/DjVu/DОС]

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие.........
1. МАЛООБОРОТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ,
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ..........................6
1-1. Системы газообмена 2-х тактных двигателей............................10
1-2. Газотурбинный наддув......................................................................20
1-3. Пожар в подпоршневых полостях,взрывы в картерах...........22
2. МОДЕЛЬНЫЙ РЯД
ДВИГАТЕЛЕЙ ЗУЛЬЦЕР-RTA ...............................................................24
2-1. Особенности конструкции...............................................................26
2-2. Топливо-впрыскивающая аппаратура.........................................30
2-2-1 Топливные насосы высокого давления......................... 30
2-2-2. Система VIT двигателей RTA........................................ 35
2-2-3. Форсунки двигателей RD, RND-M и RTA................ 36
2-2-4. Форсунки двигателей RTA............................................. 37
3. ДВИГАТЕЛИ С ЭЛЕКТРОННЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ - RT FLEX....................................................................40
3-1. Двигатели с электронным управлением RT — flex .................40
'i. МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ДВИГАТЕЛЕЙ
ФИРМЫ «МАН & БУРМЕЙСТЕР И ВАЙН» - МС.....................46
4-1. Особенности конструкции...............................................................50
4-2. Топливовпрыскивающая аппаратура...........................................54
Г). ДВИГАТЕЛИ С ЭЛЕКТРОННЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ«МАН & БУРМЕЙСТЕР И ВАЙН» ME..........57
<;. МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ДВИГАТЕЛЕЙ
«МИТСУБИШИ» UEC И UEC-LSE......................................................64
7. ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
ПРИ ПУСКЕ И НА МАНЕВРАХ, ПОМПАЖ ГТК...........................67
8. ВЛИЯНИЕ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ................................................................70
9. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ......................................72
9-1. Использование энергии
выхлопных газов в силовых газовых турбинах ........................75
9-2. Использование энергии выхлопных газов
в утилизационных паровых котлах ..............................................78
9-3. Горение сажи в утилизационных котлах.....................................79
10. НАДЕЖНОСТЬ И МОТОРЕСУРС
2-Х ТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ................................................................83
10-1. Виды износа..........................................................................................83
10-2. Износы ЦП Г, организация
технического обслуживания двигателей ....................................85
10-3. Конструкции поршневых колец,
практические рекомендации...........................................................88
10-3-1. Требования, предъявляемые
к морским топливам. Стандарт ISO 8217:2005 .......95
11. ДИНАМИКА КРЕЙЦКОПФНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.....................105
11-1. Неуравновешенность двигателей................................................105
11-2. Аксиальные колебания....................................................................112
11-3. Крутильные колебания....................................................................113
12. ПРОПУЛЬСИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ...................................115
12-1. Уравнения мощности и логарифмическая шкала.................115
12-2. Нагрузка главных двигателей,
винтовые и ограничительные характеристики......................116

МАЛООБОРОТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

Высокая надежность, большой моторесурс, простота конструкции и высокая экономичность (см. рис. 1-1) являются отличительными чертами малооборотных двигателей. Этим, а также возможностью обеспечить высокие агрегатные мощности (80000 кВт) определяется их преимущественное использование в пропульсивных установках морских судов.
К классу малооборотных двигателей относятся мощные двухтактные дизели с числом оборотов до 300 в минуту. Двигатели 2-х тактные, так как использование 2-х тактного цикла в сравнении с 4-х тактным позволяет при равенстве размеров цилиндров и оборотов получить в 1,4-1,8 раза большую мощность. Диаметр цилиндров находится в диапазоне 260 — 980 мм, отношение хода поршня к диаметру цилиндра в двигателях ранних моделей лежало в пределах 1,5-2,0. Однако стремление повысить мощность путем увеличения объема цилиндра, не увеличивая его диаметр, а также обеспечить лучшие условия для
развития факелов топлива и, соответственно, создать лучшие условия для смесеобразования в камере сгорания за счет увеличения ее высоты, привело к росту отношения S/D.
Тенденцию к увеличению S/D можно проследить на примере двигателей Зульцер RTA:
1981 г. - RTA S/D=2,9;
1984 г. - RTA М S/D= 3,45;
1991г. - RTA Т S/D= 3,75;
1995г. - RTA48 Т S/D= 4,17.
Цилиндровая мощность современных малооборотных двигателей и зависимости от размеров цилиндров и уровня форсировки лежит в пределах 945-5720 кВт при Ре= 18-18,6 бар (Зульцер RTA), 400-6950 кВт при Ре = 18-19 бар (MAH ME и МС). Частота вращения лежит в пределах 57-127 1\ мин. и лишь в двигателях с размерами цилиндров менее 50 см. п= 129-250 1\мин.
Важно отметить, что в 50-60 годы стоимость топлив была низкой и находилась на уровне 20-30 $ /тонну, и поэтому задача достижения максимальной экономичности двигателя и пропульсивного комплекса в целом не являлась превалирующей. Этим можно объяснить, что выбор частоты пращения двигателя, а, следовательно, и гребного вала, определялся дви-I лтелестроителями без учета кпд гребного винта. В восьмидесятые годы стоимость топлив выросла в 10 и более раз, и задачи повышения экономичности работы всего пропульсивного комплекса встали на первое место. Известно, что кпд гребного винта растет с уменьшением скорости вращения, кстати, уменьшение скорости вращения двигателя способствует и снижению удельного расхода топлива. Это обстоятельство при создании современных дизелей, несомненно, учитывается и, если у двигателей ранних поколений частота вращения не спускалась ниже 100 1\мин, то в новом поколении дшпателей диапазон оборотов лежит в пределах 50-190. Снижение мощности при уменьшении оборотов компенсируется увеличением объема цилиндров за счет роста S/D и дальнейшей форсировкой рабочего процесса по наддуву. Среднее эффективное давление увеличилось до 19,6-20 бар. И настоящее время малооборотные двигатели производят три фирмы:
Вяртсиля
МАН & Бурмейстер и Вайн,
Митсубиши (MHI).
И 2002 г. Вяртсиля -Зульцер и Митсубиши заключили договор, ни которому фирмы объединяют усилия по совершенствованию дви-ппслей.