Ключевые слова: испытательный стенд, судовой двигатель, генератор,
гидротормоз, параметры.
Кому-то покажется, что испытывать судовой двигатель сложно и достаточно
дорого, но это не совсем так.
Представим корабль, вставший посреди моря из-за отказа силовой установки.
Сколько будет стоить его буксировка и последующий ремонт, в каком порту, какой
страны, каким оборудованием, и кто в принципе это будет делать? Тем более, если
корабль встал из-за неисправности, которая могла бы быть выявлена при приёмке нового
двигателя или после ремонта отработавшей установки.
Или может быть выгоднее платить неустойку за просрочку в доставке грузов?
Поэтому на вопрос "зачем испытывать двигатель перед тем, как устанавливать его
на судно" был дан ответ выше.
Остался вопрос, как его испытать?
Судостроительная отрасль и судоходный бизнес стали когда-то главной опорой
индустрии и народного хозяйства. Несмотря на то, что технический прогресс шагнул
далеко вперед, основным источником энергии на судне был и остаётся мощный
дизельный двигатель.
Для оценки производительности и надёжности низкооборотистого дизельного
двигателя высокой мощности используются специальные испытательные стенды [1],
которые способны создавать высокий крутящий момент на низких оборотах (рисунок 1).
455
Рисунок 1 - Испытательный стенд низкооборотистого ДВС высокой мощности
Для того чтобы испытать двигатель на всех режимах работы необходимо создать
нагрузку, имитирующую вращение гребного винта в воде или нагрузку, создаваемую
генератором. Возникает вопрос: "А почему бы не использовать генератор для создания
нагрузки?" Направление мысли правильное, но, к сожалению, диапазон работы
генератора не позволяет испытать двигатель во всех режимах работы. Дело в том, что
генератор имеет эффективный диапазон работы в районе 1500-3000 об/мин, в
зависимости от модели. В итоге мы получаем то, что при использовании генератора мы
можем нагрузить двигатель только в режиме работы соответствующего генератора, мы
ограничены характеристиками генератора.
Для того чтобы испытать двигатель на всех режимах работы используются стенды
на базе гидротормоза (рисунок 2), [1].
Рисунок 2 - Стенд на базе гидротормоза
Принцип работы гидротормозов основан на создании сопротивления вращения
вала путём подачи воды в специальную камеру, где вращается диск со специальными
лопатками, форма и материал изготовления которых, как правило, является
коммерческой тайной производителей. Такие тормоза еще называются дисковыми. Диск
жёстко соединён с валом, и когда вода оказывается между диском и корпусом
гидротормоза (статором) - она начинает перетекать из одной камеры в другую. Так как
вода имеет большую вязкость чем воздух, за счёт гидродинамического сопротивления
жидкости создаётся крутящий момент. Управление нагрузкой осуществляется при
помощи специального сервоклапана, который позволяет с высокой точностью
дозировать поток воды, поступающий в гидротормоз (рисунок 3), [1].
456
Рисунок 3 - Стенд для испытания судовых ДВС с гидротормозом и
охлаждающей колонной
Отсюда можно выделить четыре ключевых преимущества, почему для испытания
судовых двигателей следует использовать только гидротормоза:
нагружение мощного двигателя во всём диапазоне его рабочих оборотов;
отсутствие электромагнитных полей, которые могут наводить помехи на датчик,
следовательно, более высокая точность измерений;
относительная безопасность, меньшая вероятность поражения электрическим
током;
высокая надёжность (у электрических нагружающих устройств часто сгорают
обмотки).
Данные графики отображают мощности и крутящие моменты для гидротормоза
(рисунок 4) и для стенда на базе генератора (рисунок 5), [1].
Рисунок 4 - График мощности и крутящего момента гидротормоза 50X02
457
Рисунок 5 - График мощности и крутящего момента стендов на базе генератора
серии ACLB
Как видим, график гидротормоза покрывает больший диапазон оборотов, и даже
таким компаниям как AVL и Horiba не удаётся изготовить электрическое нагружающее
устройство, которое будет поглощать мощность от больших судовых двигателей с таким
ровным графиком, как у гидротормоза.
Перед установкой двигателя на стенд на него устанавливаются датчики
температуры, а также датчики давления. По желанию стенд может оснащаться и
системой измерения расхода топлива, погодной станцией, ECM интерфейсом и другими
необходимыми опциями (рисунок 6), [1].
Рисунок 6 - Двигатель с подключенными датчиками
458
Определить неисправность при работающем двигателе можно только с помощью
измерения рабочих параметров двигателя, а именно температуры и давления. И далеко
не все неисправности могут быть определены при инструментальном контроле на
остановленном двигателе.
Некоторые неисправности могу проявить себя только во время работы двигателя
и при определённых режимах. Именно для этого и нужен испытательный стенд -
имитировать реальную работу двигателя в условиях лаборатории или ремонтного цеха.
Параметры, контролируемые во время испытаний:
температура охлаждающей жидкости на входе в двигатель;
температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя;
температура выхлопных газов во всех цилиндрах;
температура масла в двигателе;
давление воздуха на впуске после турбины;
разряжение перед турбиной;
давление охлаждающей жидкости;
давление в топливной рампе common rail;
давление топлива на входе в ТНВД;
давление в масляной системе;
расход топлива.
Так отображаются рабочие параметры двигателя в программе управления
стендом на экране оператора (рисунок 7), [1].
Рисунок 7 - Рабочие параметры двигателя на экране оператора
По итогам испытания создается отчёт, в который включаются все рабочие
параметры двигателя. Если показатели не выбиваются из допусков, это является
подтверждением того, что двигатель исправен и готов отработать весь заложенный в
него конструкторами моторесурс (рисунок 8), [1].
459
Страница отчёта 1
Страница отчёта 2
460
Страница отчёта 3
Рисунок 8 - Электронный отчёт по итогам испытания двигателя
ЛИТЕРАТУРА
1.
Электронный
источник
информации
https://www.prom-
tex.org/areas/sudostroenie/ispytaniya-sudovykh-dizeley/
Достарыңызбен бөлісу: |