Дизели наиболее чувствительны к нарушениям процесса охлаждения деталей, воспринимающих тепло рабочих газов. При малейших неполадках в подаче охлаждающей жидкости температура охлаждаемых деталей резко возрастает. В этих случаях времени на отыскание причины срыва охлаждения очень мало и нужно прежде всего убавить нагрузку дизеля до возможно малой.
Если такие срывы наблюдаются систематически и характер срыва примерно однообразен, можно полагать, что охлаждающая система страдает конструктивными недостатками, которые необходимо выявить, иначе дизель может надолго выйти из строя.
Давать какие-либо готовые рекомендации, позволяющие безошибочно найти дефектный узел в системе охлаждения, невозможно. Часто дефекты системы охлаждения ничем не проявляют себя в продолжение нескольких лет эксплуатации, после чего начинаются периодические выходы из строя деталей ЦПГ, прежде всего поршней, иногда с тяжелыми последствиями для дизеля.
Рис 8. Головка поршня дизеля Зульцер 9SD60
На рис. 8 показан разрез головки поршня дизеля Зульцер 9SD60, установленного на теплоходе «Таганрог» постройки 1953 г. Как видно из рисунка, конструкция масляного охлаждения головок в принципе ничем не отличается от конструкций дизелей довоенной
постройки.
При профилактических осмотрах охлаждаемой поверхности головок через 3500—4000 ч работы на этой поверхности, в районе отливного патрубка, наблюдался значительный нагар, толщина которого доходила до 2—3 мм. Остальная внутренняя поверхность днища была чистой В дальнейшем было обнаружено, что со стороны камеры сгорания на днище напротив местного отложения нагара имеется точечное поверхностное выгорание металла. Налицо был явный перегрев металла в этом участке днища, который в дальнейшем закончился бы трещиной
Как видно из рис 8, нагнетательный и отливной масляные патрубки имеют одинаковую высоту, их срезы находятся на расстоянии 63 мм от днища и можно полагать, что над отливной воронкой образуется зона застоя масла В данном случае было решено поднять срез отливного патрубка ближе к днищу, установив конусную наделку.
Исходя из опыта Дальневосточного пароходства, Н. Д Малахов сообщает, что на некоторых дизелях весьма часто появлялись трещины в поршневых головках в районе первой и второй канавок. Как оказалось, нагнетательный й отливной патрубки водяного охлаждения не доходили до внутренней поверхности головок на 200—250 мм. Достаточно было удлинить отливной патрубок так, чтобы он не доходил до поверхности головки всего лишь на 40— 50 мм, как трещины больше не появлялись.
Описанные в примерах конструктивные дефекты системы охлаждения головок поршней не так трудно обнаружить, но встречаются случаи и посложнее.
В Балтийском морском пароходстве (БМП) работает серия судов (постройки 1954—1961 гг.), на которых установлены дизели Зульцер 9SD72 (N= ==6300 э л с. при /г=125 об/мин). Охлаждение поршней масляное. В головкзх поршней установлены вытеснители вполне современной конструкции. При эксплуатации на головках поршней иногда возникали трещины (теплоходы «Ижевск», «Кировск», «Братск», «Долинск»), причем это явление не носило массового характера. Но трещины возникали всегда в одном и том же районе— на вертикальной стенке немного выше верхней канавки, частично уходили в канавку и продолжались вдоль сопряжения верхней части днища с вертикальной стенкой (рис. 9). В отдельных случаях такие трещины распространялись более чем на половину длины окружности.
При осмотрах головки и вытеснителя обычно на внутренней поверхности головки обнаруживали легкий нагар толщиной до 1 мм, границы которого достигали трещин Непосредственно у трещин нагара не наблюдалось Поверхность металла не носила следов перегрева и имела тусклый коричневатый оттенок, возникший в результате загустения тонкого слоя масла. Вытеснитель был совершенно чистым и сохранял металлический блеск и цвет только что обработанного металла. Правильность эксплуатации этих дизелей сомнений не вызывала.
Длительное время появление таких трещин не находило объяснений, и как всегда, когда нет обоснований для заключения, предположили, что причиной трещин являются технологические дефекты, иднако закономерность время от времени появляющихся трещин всегда в одном и том же районе головки заставила пересмотреть первоначальное предположение.
Более обоснованное предположение касалось особенностей подачи масла в головку. В центральной вставке внутри головки поршня (или, как иначе ее называют, вытеснителе) имеются четыре отверстия диаметром 20 мм для подачи масла внутрь головки, направленные по касательной к вертикальной стенке. Трещины в головках всегда образуются в поясе напротив отверстий. Этот пояс расположен вблизи кромки головки и имеет самую высокую температуру.
Подача холодного масла (38—40° С) на небольшие участки высокотемпературного пояса головки вызывает интенсивное охлаждение этих участков и узкого пояса по окружности головки. При этом возникает значительный температурный перепад между поясом и более нагретой кромкой головки, вызывающий высокие дополнительные тепловые напряжения. По-видимому, они и являются причиной трещин.
Таким образом, в данном случае причиной трещин является не чрезмерный перегрев стенки, а сильное местное охлаждение. Поэтому можно понять, почему в районе трещин на стенках головки совсем нет отложений.
Рис. 10. Схема охлаждения дизеля на судах типа «Андижан»
Еще сложнее обнаружить конструктивные дефекты в трубопроводах системы охлаждения. Такие дефекты часто обнаруживали на охлаждающем трубопроводе дизелей марки 8SV55uA Герлицкого завода (ГДР), установленных на большой серии судов типа «Андижан».
Как видно из схемы механизма охлаждения дизеля (рис. 10), охлаждающая вода подводится к средней части блока, т. е. цилиндры не имеют отдельных патрубков для подвода воды, как у больших дизелей. Между цилиндрами IV и V в подводящем коллекторе имеется стенка, которой он разделен на два блока. Если в цилиндры IV и V вода входит сразу же из подводящей трубы, то на пути к цилиндрам 1 и VIII воде приходится преодолевать препятствия в виде перемычек ребер и отверстий, на что затрачивается значительная часть ее энергии.
Позиции на рисунке означают: 1 — уравнительный бак; 2 — холодильник пресной воды; 3 — терморегулирующее реле; 4 — насос пресной воды; 5, 6 — блоки цилиндров.
Таким образом, по оконечностям блоков скорость воды очень мала, конечные цилиндры получают недостаточное охлаждение и температура их недопустимо возрастает. Н. Д. Малахов убедительно доказывает это статистикой. Так, 90% всех аварий и аварийных происшествий происходит из-за неисправностей поршней 1, II, VII и VIII через 3—4 тыс ч работы двигателя. У верхней части втулок, особенно конечных, обнаруживаются отложения сухой и твердой накипи, а ниже этого слоя охлаждаемые поверхности подвергаются сильному эрозионному разрушению. Вследствие плохого отвода тепла от поршней к втулкам, на поршнях образуется слой твердого нагара, пригорают кольца, в результате чего порпгни перегреваются, появляются задиры и трещины.
Такой дефект охлаждающего трубопровода судовыми средствами, разумеется, исправить нельзя. Нужно коренным образом переделывать всю систему, а это возможно только при больших ремонтах.
Многими дефектами страдают дизели фирмы МАН, построенные в разное время. Система охлаждения поршней у них усложнена наличием воздушных колпаков на трубах выхода масла, поэтому необходимо поддерживать в колпаках воздушную подушку. Такая система требует особых устройств и дополнительного внимания.
Дизель МАН K7Z78/140 (N=6300 э. л. с. при п=120 об/мин) постройки 1952 г., установленный на теплоходе «Архангельск», воздушных клапанов на отливных трубах охлаждения поршней не имеет В самом начале эксплуатации дизеля при полком открытии отливных клапанов трубопровода охлаждения поршней в трубопроводе наблюдались сильные гидравлические удары, вследствие чего вскоре лопнули все семь отливных шарнирных труб.Трубы были заменены и, согласно инструкции по уходу за дизелем, в целях уменьшения гидравлических ударов прикрыты клапаны отливных труб.
Проход потока масла через поршни получил дополнительное сопротивление, количество масла уменьшилось, температура поршней стала возрастать и, наконец, стало заедать поршень № I. После остановки дизеля обнаружилось, что поршень и втулка цилиндра № 1 получили тяжелые повреждения в виде задиров и подлежат замене. Стало ясно, что отливные клапаны прикрывать нельзя, хотя это и рекомендуется инструкцией, но и с полностью открытыми клапанами работать тоже нельзя. Налицо был явный конструктивный дефект системы охлаждения поршней.
Однако судовые механики сумели исправить этот дефект весьма просто. В отливных шарнирных трубах просверлили отверстия диаметром 10 мм, отливные клапаны никогда больше не прикрывали и гидравлические удары исчезли.
Если такие срывы наблюдаются систематически и характер срыва примерно однообразен, можно полагать, что охлаждающая система страдает конструктивными недостатками, которые необходимо выявить, иначе дизель может надолго выйти из строя.
Давать какие-либо готовые рекомендации, позволяющие безошибочно найти дефектный узел в системе охлаждения, невозможно. Часто дефекты системы охлаждения ничем не проявляют себя в продолжение нескольких лет эксплуатации, после чего начинаются периодические выходы из строя деталей ЦПГ, прежде всего поршней, иногда с тяжелыми последствиями для дизеля.
На рис. 8 показан разрез головки поршня дизеля Зульцер 9SD60, установленного на теплоходе «Таганрог» постройки 1953 г. Как видно из рисунка, конструкция масляного охлаждения головок в принципе ничем не отличается от конструкций дизелей довоенной
постройки.
При профилактических осмотрах охлаждаемой поверхности головок через 3500—4000 ч работы на этой поверхности, в районе отливного патрубка, наблюдался значительный нагар, толщина которого доходила до 2—3 мм. Остальная внутренняя поверхность днища была чистой В дальнейшем было обнаружено, что со стороны камеры сгорания на днище напротив местного отложения нагара имеется точечное поверхностное выгорание металла. Налицо был явный перегрев металла в этом участке днища, который в дальнейшем закончился бы трещиной
Как видно из рис 8, нагнетательный и отливной масляные патрубки имеют одинаковую высоту, их срезы находятся на расстоянии 63 мм от днища и можно полагать, что над отливной воронкой образуется зона застоя масла В данном случае было решено поднять срез отливного патрубка ближе к днищу, установив конусную наделку.
Исходя из опыта Дальневосточного пароходства, Н. Д Малахов сообщает, что на некоторых дизелях весьма часто появлялись трещины в поршневых головках в районе первой и второй канавок. Как оказалось, нагнетательный й отливной патрубки водяного охлаждения не доходили до внутренней поверхности головок на 200—250 мм. Достаточно было удлинить отливной патрубок так, чтобы он не доходил до поверхности головки всего лишь на 40— 50 мм, как трещины больше не появлялись.
Описанные в примерах конструктивные дефекты системы охлаждения головок поршней не так трудно обнаружить, но встречаются случаи и посложнее.
В Балтийском морском пароходстве (БМП) работает серия судов (постройки 1954—1961 гг.), на которых установлены дизели Зульцер 9SD72 (N= ==6300 э л с. при /г=125 об/мин). Охлаждение поршней масляное. В головкзх поршней установлены вытеснители вполне современной конструкции. При эксплуатации на головках поршней иногда возникали трещины (теплоходы «Ижевск», «Кировск», «Братск», «Долинск»), причем это явление не носило массового характера. Но трещины возникали всегда в одном и том же районе— на вертикальной стенке немного выше верхней канавки, частично уходили в канавку и продолжались вдоль сопряжения верхней части днища с вертикальной стенкой (рис. 9). В отдельных случаях такие трещины распространялись более чем на половину длины окружности.
При осмотрах головки и вытеснителя обычно на внутренней поверхности головки обнаруживали легкий нагар толщиной до 1 мм, границы которого достигали трещин Непосредственно у трещин нагара не наблюдалось Поверхность металла не носила следов перегрева и имела тусклый коричневатый оттенок, возникший в результате загустения тонкого слоя масла. Вытеснитель был совершенно чистым и сохранял металлический блеск и цвет только что обработанного металла. Правильность эксплуатации этих дизелей сомнений не вызывала.
Длительное время появление таких трещин не находило объяснений, и как всегда, когда нет обоснований для заключения, предположили, что причиной трещин являются технологические дефекты, иднако закономерность время от времени появляющихся трещин всегда в одном и том же районе головки заставила пересмотреть первоначальное предположение.
Более обоснованное предположение касалось особенностей подачи масла в головку. В центральной вставке внутри головки поршня (или, как иначе ее называют, вытеснителе) имеются четыре отверстия диаметром 20 мм для подачи масла внутрь головки, направленные по касательной к вертикальной стенке. Трещины в головках всегда образуются в поясе напротив отверстий. Этот пояс расположен вблизи кромки головки и имеет самую высокую температуру.
Подача холодного масла (38—40° С) на небольшие участки высокотемпературного пояса головки вызывает интенсивное охлаждение этих участков и узкого пояса по окружности головки. При этом возникает значительный температурный перепад между поясом и более нагретой кромкой головки, вызывающий высокие дополнительные тепловые напряжения. По-видимому, они и являются причиной трещин.
Таким образом, в данном случае причиной трещин является не чрезмерный перегрев стенки, а сильное местное охлаждение. Поэтому можно понять, почему в районе трещин на стенках головки совсем нет отложений.
Еще сложнее обнаружить конструктивные дефекты в трубопроводах системы охлаждения. Такие дефекты часто обнаруживали на охлаждающем трубопроводе дизелей марки 8SV55uA Герлицкого завода (ГДР), установленных на большой серии судов типа «Андижан».
Как видно из схемы механизма охлаждения дизеля (рис. 10), охлаждающая вода подводится к средней части блока, т. е. цилиндры не имеют отдельных патрубков для подвода воды, как у больших дизелей. Между цилиндрами IV и V в подводящем коллекторе имеется стенка, которой он разделен на два блока. Если в цилиндры IV и V вода входит сразу же из подводящей трубы, то на пути к цилиндрам 1 и VIII воде приходится преодолевать препятствия в виде перемычек ребер и отверстий, на что затрачивается значительная часть ее энергии.
Позиции на рисунке означают: 1 — уравнительный бак; 2 — холодильник пресной воды; 3 — терморегулирующее реле; 4 — насос пресной воды; 5, 6 — блоки цилиндров.
Таким образом, по оконечностям блоков скорость воды очень мала, конечные цилиндры получают недостаточное охлаждение и температура их недопустимо возрастает. Н. Д. Малахов убедительно доказывает это статистикой. Так, 90% всех аварий и аварийных происшествий происходит из-за неисправностей поршней 1, II, VII и VIII через 3—4 тыс ч работы двигателя. У верхней части втулок, особенно конечных, обнаруживаются отложения сухой и твердой накипи, а ниже этого слоя охлаждаемые поверхности подвергаются сильному эрозионному разрушению. Вследствие плохого отвода тепла от поршней к втулкам, на поршнях образуется слой твердого нагара, пригорают кольца, в результате чего порпгни перегреваются, появляются задиры и трещины.
Такой дефект охлаждающего трубопровода судовыми средствами, разумеется, исправить нельзя. Нужно коренным образом переделывать всю систему, а это возможно только при больших ремонтах.
Многими дефектами страдают дизели фирмы МАН, построенные в разное время. Система охлаждения поршней у них усложнена наличием воздушных колпаков на трубах выхода масла, поэтому необходимо поддерживать в колпаках воздушную подушку. Такая система требует особых устройств и дополнительного внимания.
Дизель МАН K7Z78/140 (N=6300 э. л. с. при п=120 об/мин) постройки 1952 г., установленный на теплоходе «Архангельск», воздушных клапанов на отливных трубах охлаждения поршней не имеет В самом начале эксплуатации дизеля при полком открытии отливных клапанов трубопровода охлаждения поршней в трубопроводе наблюдались сильные гидравлические удары, вследствие чего вскоре лопнули все семь отливных шарнирных труб.Трубы были заменены и, согласно инструкции по уходу за дизелем, в целях уменьшения гидравлических ударов прикрыты клапаны отливных труб.
Проход потока масла через поршни получил дополнительное сопротивление, количество масла уменьшилось, температура поршней стала возрастать и, наконец, стало заедать поршень № I. После остановки дизеля обнаружилось, что поршень и втулка цилиндра № 1 получили тяжелые повреждения в виде задиров и подлежат замене. Стало ясно, что отливные клапаны прикрывать нельзя, хотя это и рекомендуется инструкцией, но и с полностью открытыми клапанами работать тоже нельзя. Налицо был явный конструктивный дефект системы охлаждения поршней.
Однако судовые механики сумели исправить этот дефект весьма просто. В отливных шарнирных трубах просверлили отверстия диаметром 10 мм, отливные клапаны никогда больше не прикрывали и гидравлические удары исчезли.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.