Судовые двигатели внутреннего сгорания

При воспламенении взрывчатой смеси давление в картере значительно повышается. Пик повышения давления зависит от множества комплексно действующих факторов: от количественных характеристик масляного тумана, размеров картера, выделяющегося тепла и темпов распространения пламени. Некоторые взрывы весьма незначительны и не ведут к сколько-нибудь значительному подъёму давления, прочие могут нести опу

стошительные последствия, сопряжённые с гибелью людей и серьёзными повреждениями механизмов. Подъём давления может возрастать в течение весьма кратковременного периода времени (микросекунды) и сопровождаться продолжительным спадом. После сгорания смеси из масляного тумана и воздуха и затухания первоначальной взрывной волны давление внутри картера снижается ниже атмосферного, в результате чего происходит засасывание внутрь воздуха и незакреплённых вблизи находящихся предметов. В прошлые годы после таких взрывов внутри картеров находили части металлического настила и различные предметы, находившиеся первоначально рядом с двигателем. Во время самого взрыва, пламя и отработанные горячие газы могут вырываться из картера наружу, представляя угрозу возникновения пожара, для чего современные судовые двигатели оснащены разгрузочными устройствами. Смачиваемая маслом сетка (проволочная «канитель»), устанавливаемая в разгрузочном устройстве, служит для поглощения тепла, выделяющегося при взрыве, предотвращает выброс пламени и обеспечивает определённую безопасность обслуживающему персоналу. В прошлом взрывы в картерах сопровождались выбросами большого количества горячего смазочного масла, что приводило к самым жутким увечьям среди обслуживающего персонала и вызывало сопутствующие пожары в помещении машинного отделения. Британской Международной Ассоциацией Исследований в области Двигателей Внутреннего Сгорания (BICERA) проведены обширные исследовательские работы в области создания предохранительных устройств, результатом которых явилось создание разгрузочного устройства BICERA, которое нашло общее применение на судах и эффективно снижает или исключает поступление жидкости и пламени из картера двигателя в машинное отделение.

Взрывы в картерах как бы незначительны они ни были нельзя игнорировать. Как показывает опыт, необходимым условием для возникновения взрывоопасной ситуации является наличие горячей зоны в двигателе, а они появляются в результате недостаточной смазки. Поэтому важно установить источник проблемы при первой же возможности и устранить его. Во многих случаях лабораторных исследований при тщательных внутренних осмотрах картеров четырёхтактных дизель генераторов примыкающие к зоне перегрева детали (цилиндровые втулки, поршни, вкладыши подшипников и т.п.) выглядели сухими на ощупь со следами нагара на поверхностях, тогда как остальная окружающая поверхность покрыта масляной плёнкой. В случаях со среднеоборотными дизель генераторными комплексами причины взрывов в картерах крылись в «сухом» трении поршня во втулке. В процессе эксплуатации обнаруженные аналогичные аномалии на деталях движения могут указывать на зарождающиеся «горячие точки» и своевременно выявлять источники. При отсутствии более явных дефектов таковые могут оказаться полезными для механика при выявлении неисправного участка.

Среди судовых механиков проходят бурные обсуждения того, какими должны быть наиболее безопасные и более действенные меры при обнаружении в картере масляного тумана. Принятие решения о снижении оборотов или останове двигателя требует от механика глубокого понимания протекающего процесса и должно основываться на индивидуальном суждении в конкретной ситуации. Исследования показали, что масляный туман, возникающий за счёт вспенивающего действия движущихся частей редукторов, цепных передач и шатунов может быстро снизить концентрацию (поглотить более опасный масляный туман, возникающий вследствие действия термических факторов) взрывоопасной среды картера. В ходе экспериментов туман, образовавшийся за счёт термических факторов, вводился внутрь картера остановленного двигателя. При запуске наблюдалось, быстрое рассасывание термического масляного тумана. В эксплуатации более крупные частицы тумана, которые естественным образом возникают в картере работающего двигателя, оказывают очищающее воздействие на более мелкие и легковоспламеняющиеся капли тумана. Результаты экспериментов подтверждают целесообразность снижения мощности или оборотов двигателя, снижая при этом температуру в горячей точке, а не его останов, сохраняя при этом эффект поглощающего действия более крупных капель масла. На практике способность создания более крупных капель масла различна для различных участков картера. В горячих зонах, прилегающих к редукторам или цепным приводам, где вспенивающий эффект максимальный, вероятность возникновения более высоких концентраций взрывоопасной смеси выше, чем в иных областях. Однако поглощающий эффект от образующихся крупных капель в работающем двигателе, даже с пониженной мощностью или оборотами, нейтрализует опасный термический масляный туман. Разумеется, необходимость останова двигателя будет зависеть и от прочих факторов безопасности. В случае же аварийного останова необходимо предусмотреть достаточное время (не менее 20 минут) для охлаждения атмосферы внутри картера во избежание повторного взрыва.

4. Характерные повреждения блоков-цилиндров и цилиндровых втулок. Способы их ремонта

Во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания возможно образование таких дефектов цилиндровых втулок как: коррозия, трещины, наработки, натиры, риски, задиры, забоины, разъедания, увеличение диаметра, овальность и конусообразность рабочей поверхности, ослабление втулки в местах посадки.

Все характерные дефекты цилиндровых втулок, возникающие при её эксплуатации, сведены в таблицу 1.

Некоторые дефекты цилиндровых втулок можно определить, не демонтируя втулку из блока цилиндров. При визуальном осмотре будет заметна течь из зарубашечного пространства блока, если уплотнение посадочного пояска разрушено полностью до нижнего уплотнительного кольца. Это приведёт к обводнению смазочного масла, с потерей его свойств, неравномерности охлаждения цилиндровой втулки, и как следствие, возможен аварийный отказ дизеля (задир в узле поршень – втулка, перегрев и выход из строя рамовых подшипников и т.д.). При разрушении посадочных поясков наблюдается уменьшение наружного диаметра пояска, что приводит к ослаблению посадки втулки в блоке, из-за появления зазора между посадочными поверхностями сопрягаемых деталей. В связи с возможными последствиями данного дефекта предлагается обязательно проводить предварительную дефектацию рассматриваемого узла во время остановок двигателя, плановых осмотров.

Таблица 1

Характерные дефекты цилиндровых втулок, причины их возникновения, способы дефектации

 Скачать реферат