Назначение и особенности системы

/ Литература / Тепловозные дизели типа Д49/Е / Назначение и особенности системы

Повысить эффективность рабочего процесса в цилиндрах дизеля можно путем подачи воздуха в количестве, соответствующем оптимальному соотношению масс воздушного заряда и подаваемого топлива. Наполнение цилиндров необходимым количеством воздуха достигается за счет повышения его плотности. Совокупность устройств, обеспечивающих подачу в цилиндры двигателя необходимого количества воздуха с заданными давлением и температурой, называется системой воздухоснабжения.

На двигателях ЧН 26/26 применяются следующие виды систем воздухоснабжения:

со свободным турбокомпрессором и охладителем наддувочного воздуха; газ к турбине подводится через общий коллектор для каждого ряда цилиндров - дизели ЗА-6Д49 (8ЧН 26/26) и 9ДГ (16ЧН 26/26);

то же, но без охладителя наддувочного воздуха - дизели ЗАЭ-бД^Э;

со свободным турбокомпрессором и охладителем наддувочного воздуха; газ к турбине подается через преобразователи импульсов, к которым присоединены два коллектора, объединяющие выпуск из трех цилиндров, - дизели 26ДГ (12ЧН 26/26);

с двухступенчатым турбонаддувом. Система включает два последовательно работающих турбокомпрессора, два охладителя после каждой ступени сжатия воздуха; газ к турбинам поступает через общий коллектор для каждого ряда - дизели типа 20ДГ (20ЧН 26/26).

Воздух (рис. 47) через воздушные фильтры 1 тепловоза поступает во всасывающий патрубок компрессора 2. В компрессоре воздух сжимается, а затем поступает в водовоздушный охлади-тать 6, где охлаждается до 70-80 °С. Сжатый и охлажденный воздух подается в наддувочный ресивер, а оттуда через впускные клапаны в цилиндры дизеля 5. Газ, .выпускаемый из цилиндров, через газовыпускные коллекторы 4 подводится к турбине 3 турбокомпрессора. Потенциальная энергия выпускных газов преобразовывается в механическую в турбине, мощность которой используется для привода компрессора. Турбина и компрессор компонуются в одном агрегате, называемом турбокомпрессором Рис. 47. Схема системы воздухоснабжения двигателей типов 9ДГ и ЗА-6Д49

1. Назначение и особенности системы

Эффективность системы воз-духоснабжения определяется совокупностью характеристик всех элементов, входящих в ее состав. Однако определяющее влияние на параметры дизеля во всем диапазоне его рабочих режимов оказывает турбокомпрессор. Поэтому при создании двигателя проводится согласование характеристик дизеля и турбокомпрессора с целью оптимизации параметров во всем диапазоне режимов тепловозной характеристики.

В эксплуатации может возникнуть рассогласование характеристик дизеля и турбокомпрессора при изменении сопротивлений на всасывании воздуха и выпуске газов. Нормальная работа системы воз-духоснабжения характеризуется определенной зависимостью давления наддува и расхода воздуха от мощности двигателя, частоты вращения его коленчатого вала и параметров окружающей среды. Эта зависимость обычно представляется графически в виде характеристики компрессора, на которую накладывается линия [рабочих режимов дизеля. Характеристика компрессора 6ТК (рис. 48) дизель-генератора 2А-9ДГ (16ЧН 26/26) представляет собой зависимость давления наддува ри от частоты вращения ротора турбокомпрессора пгк и расхода воздуха в при нормальных атмосферных условиях (р0 = 1,013 МПа, Т0 = = 20 °С). Слева от кривой 2 расположена область неустойчивой работы компрессора, так называемого помпажа. Линия 1 проведена по точкам режимов двигателя на тепловозной характеристике. При изменении нагрузки происходит соответствующее изменение давления наддува.

Совмещение характеристик компрессора и дизеля обычно стремятся выполнить так, чтобы линия 1 проходила в области высоких к. п. д. и одновременно была достаточно удалена от гра

Рис. 48. Характеристика компрессора 6ТК двигателя 16ЧН 26/26 Ne = - 2940 кВт:
1. Назначение и особенности системы

1 - линия рабочих режимов; 2 - граница помпажа; 3 - кривые г - const; 10, 12, 14, 15 - позиции контроллераницы помпажа - кривой 2. Если вследствие каких-либо воздействий происходит сближение кривых 1 и 2, то рабочий режим компрессора приближается к помпажу. Работа компрессора в режиме помпажа сопровождается резкими звуковыми ударами и может вывести из строя турбокомпрессор. Основными причинами появления помпажа в эксплуатации являются:

1. Неправильная регулировка нагрузки дизель-генератора. Если нагрузка больше мощности, соответствующей позиции контроллера, то регулятор выводит подачу топлива на упор и частота вращения коленчатого вала снижается. Это смещает рабочую точку на характеристике вдоль линии А к границе помпажа 2. Поэтому при появлении помпажа необходимо в первую очередь проверить и отрегулировать нагрузку дизель-генератора по позициям контроллера.

2. Изменение сопротивления воздушного или газовыпускного тракта. Если в процессе эксплуатации происходит засорение воздушных или газовыпускных каналов, повреждение лопаток турбины или глушителя выпуска, вызывающее повышенное гидравлическое сопротивление, то линия 1 рабочих режимов двигателя приближается к границе помпажа. В этом случае для ликвидации помпажа необходимо устранить засорение газового или воздушного тракта.

3. Уменьшение степени охлаждения в охладителе наддувочного воздуха. Это может произойти за счет ухудшения теплоотвода вследствие загрязнения теплопередающих поверхностей или несоответствия температуры охлаждающей воды температурным условиям внешней среды. Например, если при резком снижении температуры всасываемого воздуха температура охлаждающей воды не понизится (даже повысится), то граница помпажа (кривая 2) сближается с линией рабочих режимов 1.

Во всех случаях при появлении помпажа надо снизить нагрузку дизеля до исчезновения звуковых ударов в турбокомпрессоре и принять срочные меры к ликвидации причин помпажа. Эксплуатация турбокомпрессора на режимах помпажа недопустима.

Работу системы воздухоснабжения контролируют по стабильности таких параметров, как давление наддува рк и температура выпускных газов Тг. Заметное снижение давления наддува при одновременном росте температуры газов свидетельствует о неисправности в работе системы. Причиной этого может быть повреждение турбокомпрессора или появление дополнительных сопротивлений в газовоздушном тракте, а также увеличение площади проходного сечения соплового аппарата турбины сверх заданного значения.

Изменение основных параметров наддува дизелей 16ЧН 26/26 (1А-9ДГ и 2В-9ДГ) по режимам тепловозной характеристики для нормальных атмосферных условий приведено на рис. 49 и 50. В зависимости от температуры окружающей среды давление Рис. 49. Параметры наддува на режимах тепловозной характеристики дизель-генератора 1А-9ДГ:

1. Назначение и особенности системы

1 - температура газов перед турбиной; 2 - давление наддува Рк; 3 - мощность двигателя Л'е; 4 - частота вращения коленчатого вала Рис. 50 Параметры наддува на режимах тепловозной характеристики дизель-генератора 2В-9ДГ: (обозначения см на рис. 49)

1. Назначение и особенности системы

наддува на режиме номинальной мощности будет Р* = 1>к. - К (Т0 - 293),

гДе Рк0 - давление наддува при температуре воздуха 293 К; Т0 - температура окружающей среды, К. Коэффициент К - = 0,005-0,007.

⇐ | Муфта соединительная и валоповоротный механизм | | Тепловозные дизели типа Д49 | | Турбокомпрессоры | ⇒