ОБКАТКА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА СУДНЕ

Главная       Учебники - Морское дело      Справочник судового механика по теплотехнике

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

4.4. ОБКАТКА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА СУДНЕ

Контактное взаимодействие в узлах трения связано с геометрическими и физико-механическими параметрами качества сопрягаемых поверхностей. К первым относятся шероховатость (микронеровность), волнистость, отклонение от правильной геометрической формы (макронеровность) , точность деталей; ко второй — микротвердость поверхности, степень и глубина наклепа и т. д. Вследствие взаимного влияния параметров первой группы в начальный период сопряжения происходит приработка тел [11].

Приработка — это процесс перехода свойств поверхностей трения от исходных к эксплуатационным. При приработке с контактирующих поверхностей удаляются те микронеровности, которые по своей форме и размерам не соответствуют условиям работы деталей.

Приработка деталей дизеля, особенно ЦПГ и подшипников, происходит в течение длительного периода и считается завершенной, если на режиме полной эксплуатационной мощности:

1) рабочие поверхности имеют полное прилегание, приобретают специфический вид, характеризуемый ровным отблеском по всей площади, и не имеют следов механической обработки и повреждений (микрозади-ров, цветов побежалости, рисок и т. п.);

2) скорость износа и температура рабочих поверхностей стабилизируются;

3) смазка всех поверхностей устойчива.

Поверхности трения ЦПГ после постройки, ремонта или профилактического осмотра не способны сразу воспринять эксплуатационные нагрузки, так как они еще не приобрели нужной формы и шероховатости, не сформирован поверхностный слой. В этих условиях неизбежен прорыв газов через неплотности между поршневыми кольцами и втулкой, который приводит к ухудшению смазки и передаче тепла от колец к втулке, к местным деформациям колец, усилению нагарообразования. Все это может привести к схватыванию, задирам и другим тяжелым повреждениям. Поэтому дизель в начальный период работы нагружают постепенно, обеспечивают усиленную смазку и охлаждение, ведут наблюдение за состоянием поверхностей трения и др. Совокупность таких мероприятий называется обкаткой.

Обкатка является заключительной технологической операцией, завершающей процесс постройки или ремонта двигателя, и лишь частью полной приработки. В результате обкатки достигают хорошего прилегания трущихся поверхностей деталей (отсутствие прорыва газов в ЦПГ, резких изменений температуры и т. п.), увеличения площади их контакта и формирования износостойкого и противозадирного слоя. При обкатке под нагрузкой в конце каждой ступени обкатки мощность несколько возрастает. Обкатку можно считать законченной, если стабилизировалась мощность механических потерь.

Общие требования к обкатке. ЦПГ двигателя подлежат обкатке после любого ремонта и даже осмотра. Обкатку нового двигателя или отремонтированного (в случае замены цилиндровых втулок) в первые 10 ...15 ч производят на сернистом дизельном топливе при смазке цилиндровым минеральным маслом без присадок. При отсутствии сернистого дизельного топлива можно использовать моторное топливо ДТ. Обкатку можно производить на топливе, которое обычно применяют в эксплуатации, но при условии, что цилиндровое масло по составу своих присадок будет соответствовать содержанию серы в топливе. Допускается кратковременное (до 24 ч) использование минерального бесприсадочного масла МС-20 на обкаточных режимах с нагрузкой не выше 80 % номинальной. Более длительная обкатка на этом масле может вызвать нагарообразование и повышенный износ.

Эффективным обкаточным маслом является масло, содержащее присадку со свободной серой или сульфафрезолом. Присадка в несколько раз сокращает приработку, улучшает качество поверхностей и уменьшает их последующий износ. Применять для обкатки масла со щелочными присадками не рекомендуется, так как они способствуют разрушению масляной пленки, что приводит к чрезмерному износу поршневых колец. Продолжительность обкатки зависит от содержания серы в топливе. При работе на топливе с содержанием серы до 1 % продолжительность обкатки должна быть не менее 200 ч, при большем — может быть сокращена до 150... 100 ч.

Организация обкатки. Подготовку дизеля к пуску перед обкаткой производят в соответствии с требованиями инструкции завода-изготовителя. Особое внимание уделяют подготовке систем смазки и охлаждения. Ко всем точкам смазки цилиндров, подлежащих обкатке, подачу масла увеличивают на 30 ... 40%. Циркуляционную систему смазки прокачивают в течение 5 ... 10 мин маслом, нагретым до 40 ... 50 С, а систему охлаждения — водой, нагретой до 60 ... 70 °С. При обкатке необходимо вести усиленное наблюдение за параметрами работы двигателя: температурой отработавших газов, температурой и давлением охлаждающей воды и масла, нагревом трущихся поверхностей, подачей смазки ко всем узлам трения. При отклонении этих параметров от нормы или появлении необычных шумов, стуков двигатель следует остановить, выяснить причину, устранить неисправности и после этого принимать решение о дальнейшей работе двигателя.

В период обкатки ЦПГ необходимо особое внимание обращать на цвет масла, вытекающего из подпоршневых полостей. При изменении цвета необходимо снизить мощность дизеля до 50 ... 55 % номинальной, прекратить подачу топлива в дефектный цилиндр и вдвое увеличить для него дозировку масла с моющей присадкой (на 5 ... 10 ч). В предусмотренные программой периоды остановок произвести осмотр поршневых колец и втулок цилиндров (через лючки), установить степень нагрева головных подшипников, бобышек поршней, подшипников коленчатого и распределительного валов. При остановках дизеля не следует отключать насосы циркуляционной смазки и охлаждения. Особое внимание следует обращать на целостность и неподвижность поршневых колец, наличие нагара, рисок, заусенцев на кромках колец, натиров на кольцах и втулках, масла на рабочих поверхностях. При отсутствии дефектов и незначительных пропусках газов обкатку продолжают. Если обнаружен большой износ колец при хорошей поверхности втулок, то кольца меняют, но продолжительность повторной обкатки сокращают в 2 раза по сравнению с режимами, на которых отработал дизель до замены колец. Дальнейшую обкатку продолжают по программе. Если при осмотре обнаружены серьезные повреждения поверхностей втулки, то цилиндр вскрывают, дефектные поверхности (натиры, кромки вертикальных рисок и др.) обрабатывают наждачным камнем; при необходимости меняют кольца и снова начинают обкатку.

После окончания обкатки рекомендуется перейти на смазку цилиндров щелочным маслом (в течение 20 ... 24 ч), которое, обладая хорошими моющими свойствами, очищает ЦПГ от нагаров, образовавшихся при смазке чисто минеральным маслом. Затем масло сливают, все элементы системы смазки’промывают соляровым маслом и переходят на эксплуатационные марки циркуляционного и цилиндрового масел. Подача масла в цилиндры постепенно (через каждые 5 сут в течение 20 ... 30 сут ходового времени) снижается и доводится до нормы. Перед каждым уменьшением дозировки маслоподачи должен быть проведен осмотр состояния ЦПГ.

Обкатку подшипников производят при замене новых вкладышей, перезаливке, наплавке более 10 % поверхности штатных вкладышей или шабровки поверхностей. Первый период обкатки производят на швартовных испытаниях, окончательный — на ходу судна. Вначале производят пробные пуски „Вперед” и „Назад”, работая по 5 мин на минимально устойчивой частоте вращения (в общей сложности не более 30 мин) .'Затем двигатель останавливают (при работающей циркуляционной системе смазки), включают валоповоротную машину и быстро вскрывают картер-ные щитки и ощупывают подшипники*. Желательно поручить ощупывание всех подшипников одному лицу. При осмотре необходимо обращать внимание на идентичность струек вытекающего масла, на торцы выхода белого металла, равномерность мест нагрева данного подшипника и всех подшипников двигателя. Если неисправностей не обнаружено, дизель
_______________________________
*Перед вскрытием щитков следует соблюдать меры предосторожности: убедиться, что картерные щитки не перегреты, из вентиляционной трубы картера не выходят масляные пары и т. п.

___________________________________

запускают и через 30 ... 40 мин производят аналогичный контроль подшипников.

При незначительном нагреве данного подшипника его охлаждают прокачкой масла при неработающем двигателе. После этого дизель вводят в тот режим, на котором был обнаружен нагрев и через 30 ... 40 мин работы подшипники вновь контролируют. Если температура сравнялась с температурой остальных подшипников, то обкатку продолжают по программе при усиленном наблюдении за этим подшипником. При обнаружении перегрева подшипник вскрывают, зачищают шабером маслораспределительные канавки, холодильники, места задиров и твердый (зеркальный) поверхностный слой. Следы баббита с шейки вала удаляют тончайшей наждачной шкуркой (в направлении вращения) и затем шейку полируют. При значительных оплавлениях подшипник меняют. Приработавшуюся поверхность шабрить нельзя. Если при вскрытии подшипника зачищались только холодильники и маслораспределительные каналы, то обкатку возобновляют с того режима, на котором она была прервана. В остальных случаях (значительные шабрения, замена подшипника) обкатку повторяют сначала.

При нормальном состоянии подшипников в конце каждого режима в течение 5 ... 10 мин необходимо работать на частоте вращения, соответствующей очередному режиму.

Обкатку на швартовах заканчивают после достижения 60 ... 65 % номинальной частоты вращения. Производят выборочный контроль подшипников, замер в них зазоров. Дальнейшую приработку продолжают на ходу судна. После ходовых испытаний подшипник контролируют повторно. Окончательная приработка подшипников происходит при эксплуатации дизеля.

Программы и режимы обкатки. Многообразие факторов и сложность процесса обкатки пока не позволяют создать общепризнанную методику режимов обкатки. Поэтому дизелестроители, судоремонтники и эксплуатационники разрабатывают свои программы обкатки на основании сложившегося опыта эксплуатации данной марки дизеля.

Обкатку, как правило, совмещают с послеремонтными испытаниями. Программы обкатки включают пуски, швартовные, ходовые, наладочные и сдаточные испытания. Программы зависят от объемов ремонтов и предусматривают режимы нагрузок, их продолжительность и осмотры после соответствующих режимов. В табл. 4.13 указаны типовые программы обкатки ЦПГ после соответствующих видов ремонтов: I — после замены втулки цилиндра и поршневых колец; II — после замены поршневых колец (без замены втулки); III — после мотоочистки (подъема поршня, очистки его от нагарообразований, частичной замены колец). Меньшая продолжительность режимов соответствует средне- и высокооборотным дизелям, большая — мощным малооборотным с ТК. Продолжительность режимов указана при условии использования обкаточных масел; при отсутствии присадок, содержащих серу, продолжительность режимов увеличивается в 1,5 ... 2 раза. При использовании специальных приработочных масел (с присадками Шелл, дисульфида молибдена и др.) или присадок к топливу типа АЛП продолжительность каждого режима может быть сокращена на 30 %. Переход с режима на режим по программам I и II производят постепенно (в зависимости от вида ремонта) в течение 1 ...8 ч, по программе III — в течение 0,5 ч. Если позволяют условия, то обкатку до режима 70 % номинального ведут на швартовных испытаниях, дальнейшую — на ходовых.

Обкатка в условиях плавания, отличающихся от нормальных (встречный ветер, обрастание корпуса, плавание во льдах и т. п.), требует корректировки режимов и их продолжительности. Во избежание тепловой перегрузки и задиров ЦПГ необходимо снизить нагрузку. Допустимые нагрузки можно определить по ограничительным характеристикам или по комплексному параметру, характеризующему коэффициент избытка воздуха (теплонапряженность). Уменьшение нагрузки вызывает снижение частоты вращения, а следовательно, и пути трения. Поэтому время режимов обкатки необходимо пропорционально увеличивать.

Присадки к топливу для улучшения и ускорения обкатки дизелей. Для этих целей в отечественной и зарубежной практике применяют специальные обкаточные масла и присадки к топливу и маслу. Оптимальным решением задачи ускоренной приработки трущихся сопряжений двигателя является одновременное использование обкаточного масла и обкаточной присадки, добавляемой к топливу. Функции этих продуктов различны: обкаточное масло предназначено для приработки подшипников, присадка к топливу — для поршневых колец и цилиндров.

Выпускаются следующие специальные обкаточные средства: присадки к топливу типа АЛП (АЛП-2, АЛП-3, АЛП-4Д), дисульфид молибдена, сернистое соединение дипроксида, обкаточное масло ОМ-2, обкаточно-консервационное масло ОКМ и др. Присадки к топливу типа АЛП представляют собой металлоорганические соединения, растворяющиеся в дизельном топливе и превращающиеся при его сгорании в очень мелкие абразивные частицы окислов. Последние оседают на поверхности втулки цилиндра и способствуют ускоренной приработке поверхностей трения. Абразивные частицы настолько малы по отношению к масляной пленке, что не вызывают износа других деталей, кроме поршневых колец и втулок.

Опыт использования обкаточных присадок к топливу подтвердил их высокую эффективность. Например, применение присадки АЛП-2 позволяет за короткое время (80 ... 120 мин) достичь полной приработки деталей ЦПГ и в 3 ... 5 раз сократить (или полностью исключить) длительность эксплуатационной обкатки.

Обкаточные присадки с улучшенными эксплуатационными свойствами АЛП-3 и АЛП-4Д получают смешением полиалюмооксана с дизельным топливом. При низких температурах они легче растворяются в топливе и перекачиваются, обладают более высокой стабильностью. Кроме того, присадка АЛП-4Д синтезирована с использованием менее дефицитного продукта, чем стеариновая кислота, входящая в состав присадок АЛП-2 и АЛП-3. Основные физико-химические свойства присадки АЛП-4Д: внешний вид — прозрачная подвижная жидкость темно-коричневого цвета; содержание алюминия — от 1,8 до 2 % массы; кинематическая вязкость при 20 °С — до 15 мм2/с; коэффициент гидролизоустойчивости — не более 1,2; коэффициент фильтруемости — не более 3; температура застывания — не выше —30 °С; степень чистоты — не более 10 кг на 100 г присадки; плотность — 0,9 т/м3. Стоимость 1 т присадки — 1700 р.

Методические указания по применению присадок АЛП. Необходимо подготовить топливную систему. Если на судне есть две автономные расходные цистерны топлива, то дооборудования системы топливоподготов-ки не требуется. В этом случае достаточно произвести тарировку одной из расходных цистерн и в дальнейшем использовать ее для проведения обкатки судовых дизелей с помощью присадки АЛП.

При необходимости дооборудования системы топливоподготовки произвести его по схеме, представленной на рис. 4.5. В качестве дополнительной цистерны используют тарированный бак вместимостью 100 ... 200 л, необходимую запорную арматуру, трубопроводы. Последние можно изготовить из резиновых шлангов, стойких к воздействию нефтепродуктов.

Дизельное топливо с необходимым количеством присадки АЛП перемешивают с помощью насоса либо подручными средствами в течение 3 ... 5 мин, при этом топливо приобретает более темный оттенок.

Смесь топлива с присадкой подают подкачивающим насосом (при наличии его) или она поступает через штатные фильтры за счет гидростатического давления.

При подготовке дизеля к обкатке с использованием присадки АЛП следует:

при необходимости произвести дооборудование системы топливоподготовки (см. рис. 4.5);

подготовить смесь топлива с присадкой, для чего в отгарированную расходную цистерну (или дополнительно установленную) с необходимым количеством топлива ввести присадку АЛП в количестве 1 % (по объему); смесь хорошо перемешать;

произвести замеры уровня масла в циркуляционной системе дизеля и отобрать пробу масла в объеме 0,5 л;

проверить наличие и исправность контрольно-измерительных приборов на дизеле;

оформить акт о готовности дизеля к обкатке с приложением карт обмеров и результатов взвешивания поршневых колец;

подготовить дизель к пуску в соответствии с инструкцией по его обслуживанию.

Рекомендуемые режимы опытной обкатки двигателей были приведены в табл. 4.13. При невозможности обкатки дизеля на полной нагрузке можно ограничиться режимами 60 ... 70 % номинальной мощности, при этом продолжительность обкатки должна быть не менее указанной в таблице.

Во время обкатки контролируют следующие параметры: на холостом ходу — обороты дизеля и давление масла в системе смазки; при увеличении нагрузки — температуру (охлаждающей воды, масла, газов), давление (сжатия и сгорания, масла, топлива, воздуха) и дымность выхлопа; при полной нагрузке — параметры его работы на соответствие паспортным. В период опытной обкатки отбирают пробы циркуляционного масла дизеля для последующего лабораторного анализа на щелочность и содержание несгораемых механических примесей и железа.

После достижения рекомендованной общей продолжительности обкатки следует перевести двигатель на работу на топливе без присадки и проверить его при полной нагрузке. Для главных двигателей, кроме того, проверяется работа „назад” при нагрузке 80 ... 85 % номинальной. После окончания опытной обкатки производят: замер уровня масла в циркуляционной системе и определение расхода масла за период обкатки;

днойную сепарацию циркуляционного масла или, если последнее невозможно, замену масла;

вскрытие и разборку ЦПГ контрольных цилиндров с целью: осмотра и обмера деталей ЦПГ; оценки площади приработки (по отношению к общей поверхности) всех поршневых колец и цилиндровых втулок, а также их чистоты в сравнении с контрольными плитками; определения износа и твердости первого и второго компрессионных колец; оценки нагаро-отложений на деталях;

проверку плотности топливной аппаратуры, качества распыла топлива и состояния распылителей форсунок;

осмотр масляных и топливных фильтров тонкой очистки; оценку состояния нижней части термометров на газовыпускном тракте каждого цилиндра (термометры вывернуть из своих рабочих мест) по следующим критериям: влажный, сухой, наличие капель масла на нижней части термометра.

По результатам освидетельствования двигателя оформляют акт и принимают соответствующее решение о сборке контрольных цилиндров и дальнейшей обкатке или о возможности введения дизеля в эксплуатацию как прошедшего обкатку с положительными результатами. В случае недостаточного качества приработки деталей ЦПГ следует добиться хорошей обкатки путем увеличения либо концентрации присадки в топливе, либо продолжительности испытаний, а при необходимости использовать оба фактора.

Концентрацию присадки и режим обкатки следует считать оптимальными, если за время, отведенное на обкатку, у первого компрессионного кольца произошла полная приработка, у второго — на 60 ... 75 % поверхности, у третьего — на 40 ... 60 %. После обкатки с положительными результатами и сборки дизеля дальнейшая работа должна производиться на топливе без присадки.