Проведение контрольных испытаний. Теплотехнический контроль главных двигателей серийных теплоходов и дизель-электроходов в судовых условиях проводится силами судового экипажа под руководством и при непосредственном участии механика.

При теплотехническом контроле:
— проверяют качество работы топливной аппаратуры двигателя (форсунок и топливных насосов);
— проверяют давление сжатия рс и максимальное давление цикла pz по цилиндрам двигателя;
— регулируют двигатели по максимальному давлению цикла pz и температуре отработавших газов tT цилиндров;
— проверяют зазоры в клапанных механизмах двигателей; производят контрольные замеры температур, давлений, частоты вращения и расхода топлива;
— анализируют показатели, полученные при замерах, выявляют недостатки и разрабатывают мероприятия по улучшению работы двигателей.

На речном флоте установлен порядок, согласно которому теплотехническому контролю подвергают теплоходы, дизель-электроходы и земснаряды, оборудованные двигателями с частотой вращения менее 750 об/мин, имеющими индикаторные краны. Двигатели, конструкция которых не позволяет проводить теплотехнический контроль в полном объеме, проверяют по сокращенной программе.

Теплотехнический контроль судовых двигателей должен проводиться не реже одного раза в месяц и, кроме того, после каждой замены гребного винта новым или же исправления поврежденного у транспортных судов й замены крылатки или рефулерного насоса у землесосов.

Контрольные испытания должны проводиться в дневное время на прямых глубоководных участках реки или водохранилища при силе ветра не более 3 баллов (средняя скорость ветра 3,4—5,2 м/с). Глубина фарватера в районе испытаний должна быть больше средней осадки в 6—8 раз для пассажирских и грузовых судов и в 5—6 раз — для буксиров и толкачей. На судах с паспортными характеристиками, отработанными на мелководье, контрольные испытания следует проводить на тех же глубинах, для которых были построены паспортные характеристики. Контроль проводится при ходе:

буксирного теплохода или толкача — с баржей или составом (толкаемым или буксируемым) барж, нормальным для судов данной серии; грузового теплохода — с грузом при полной грузовой осадке; пассажирского теплохода или дизель-электрохода — с грузом и пассажирами при среднеэксплуатационной осадке;

земснарядов — при проектной длине плавучего рефулера. Замеры при теплотехническом контроле необходимо начинать не раньше чем через 1 ч после пуска холодного двигателя, чтобы установился его температурный режим. Если был изменен режим работы двигателя, то к контрольным замерам можно приступать через 20 мин после установления необходимой частоты вращения.

Как правило, контроль проводят при работе двигателей с номинальной частотой вращения. Если при этом температура отработавших газов окажется недопустимо высокой (что может быть, например, при ходе буксирного теплохода с тяжелым составом, при тяжелых и погнутых гребных винтах), контроль проводят при пониженной против номинальной частоте вращения с тем, чтобы температура отработавших газов не превышала значения, допустимого для двигателей данной марки. Температуру охлаждающей воды и масла в системах двигателя при контроле нужно поддерживать нормальной согласно руководству по его эксплуатации.

При проведении контроля по каждому двигателю определяют:
— частоту вращения коленчатого вала п об/мин;
— температуру отработавших газов по цилиндрам tr °С;
— температуру охлаждающей воды по выходе из двигателя tB °С;
— температуру воздуха, поступающего в двигатель, /возд °С;
— температуру масла на выходе из двигателя /м °С;
— давление масла после фильтра рж кгс/см2;
— плотность топлива р кг/дм3;
— время расхода топлива из мерного бачка t с.

Определение частоты вращения коленчатого вала. Обычно для этого используют ручной центробежный тахометр. Более точные измерения выполняют сумммарными счетчиками оборотов (механическими или импульсными), а также тахоскопами — счетчиками оборотов, имеющими часовой механизм, автоматически приключающий стрелку счетчика к шпинделю на определенное время (обычно 6 с). Скоростной режим двигателя можно определять и по числу подъемов штанги впускного или выпускного клапана в единицу времени. При этом одновременно определяют по секундомеру продолжительность измерений.

Измерять частоту вращения штатным тахометром допускается только после проверки его показаний одним из указанных методов.

Измерение давлений. При испытаниях дизелей приходится измерять давление различных значений и в разных условиях. В цилиндрах давления измеряют индикаторами или максиметрами, в водяной и масляной системах и в системе пускового воздуха — пружинными манометрами, разрежение в картере, противодавление на выпуске, перепад давлений при проходе газа через диафрагму — жидкостными манометрами.

.Давление воды и масла в системах дизеля при испытаниях обычно измеряют штатными приборами, имеющими исправные пломбы или штампы о проведении проверки.

Все манометры показывают избыточные давления (или разности давлений). Поэтому для определения абсолютных давлений необходимо знать барометрическое давление в момент измерения.

Давление в цилиндрах дизелей, снабженных индикаторными кранами, определяют по «гребенкам» (графикам, высота которых пропорциональна давлению в цилиндре), снимаемым с помощью индикаторов.

Устройство индикатора типа с цилиндрической пружиной показано на рис. 293. В корпусе индикатора помещена бронзовая сменная втулка, в которой движется стальной поршень, насаженный на шток. Шток проходит через крышку, закрепленную на корпусе с помощью накидной гайки.

Пишущий рычаг системой шарнирных рычагов соединяется с крейцкопфом, закрепленным на штоке винтом. Индикаторная пружина навернута на пружинодержатель, находящийся на верхней части крышки, и через шарнир посредством головки соединена со штоком.

На корпусе индикатора установлена ось, закрепленная гайкой. На нее насажено основание барабана с кожухом, закрепленные гайкой. Пружина барабана головкой жестко связана с его осью, а винтом — с основанием. Направляющий ролик с роликодержателем соединен с кронштейном, который крепится к корпусу индикатора барашком.

Индикатор присоединяется к индикаторному крану двигателя накидной гайкой через конусный патрубок.

Индикаторная бумага надевается на барабан, концы ее зажимаются двумя пластинчатыми пружинами бумагодержателя. Пишущее устройство вместе с системой шарнирных рычагов может поворачиваться установочным винтом на некоторый угол, обеспечивающий подвод пишущего штифта к барабану и отвод его. Для облегчения поворота установлен упорный подшипник ограничителем поворота служит стойка 13. Степень нажатия пишущего штифта на бумагу регулируется установочным винтом. Барабан вращается специальным шнуром, который пропускается через ролик роликодержателем, наматывается в специальный желобок на основании барабана и закрепляется в нем. Угол поворота барабана ограничивается упорным винтом.

Рис. 1. Индикатор с цилиндрической пружиной

В процессе индицирования давление газов в рабочем цилиндре двигателя передается на поршень индикатора, который двигается во втулке, растягивая при этом индикаторную пружину и перемещая пишущее устройство. Перемещение поршня ограничивается упорной втулкой.

Величина линейного перемещения острия пишущего штифта зависит от длины рычагов, диаметра поршня и жесткости пружины.

Индикаторы типа 50 можно применять для индицирования дизелей при частоте вращения не свыше 500 об/мин. При более высокой частоте вращения появляются заметные искажения, вызванные низкой частотой собственных колебаний подвижных частей индикатора.

Для индицирования двигателей с частотой вращения более 500 об/мин применяют индикаторы со стержневыми пружинами. Внутри корпуса индикатора помещены втулка и поршень, закрытые крышкой, навернутой на корпус. К корпусу присоединен кран, крепящийся накидной гайкой к индикаторному крану цилиндра. В процессе индициро-вания на поршень индикатора будет действовать то давление, которое имеется в цилиндрах двигателя. Поскольку поршень нагружен стержневой пружиной, перемещение его будет пропорционально действующему давлению. Шток поршня соединен с пишущим рычагом, на конце которого укреплен латунный штифт. При перемещениях поршня латунный штифт будет двигаться вдоль образующей барабана.

На барабане крепится меловая бумага. На меловом слое ее латунный штифт при движении чертит линии. Барабан поворачивается вручную за шнур, наматываемый на барабан в предусмотренной для этого канавке.

Индикаторные пружины в зависимости от упругости различают по масштабам. Под масштабом пружины понимают перемещение штифта пишущего механизма в миллиметрах под воздействием на поршенек индикатора давления газов в 1 кгс/см2. Масштаб пружины, а также предельное давление, на которое она рассчитана, выбиваются на гайке или головке.

Рис. 2. Индикатор со стержневой пружиной

На стержневых пружинах выбивают масштаб пружины с головкой № 1. Масштаб пружины с головкой № 2 приводится в паспорте индикатора.

Пружину выбирают с учетом ожидаемого максимального давления цикла. Проверив исправность пишущего механизма и барабана индикатора и движение поршенька во втулке, устанавливают и закрепляют пружину и надевают на барабан индикаторную бумагу. Если имеется меловая бумага, то для записи гребенок используются латунный пишущий штифт, а при ее отсутствии — твердый графитовый стержень.

Перед началом индицирования на индикаторном бланке вычерчивают атмосферную линию (подводят пишущий штифт к бумаге и поворачивают барабан индикатора до упора). Затем продувают индикаторный штуцер цилиндра, устанавливают на него индикатор, открывают индикаторный кран и записывают гребенку, прижимая пишущий штифт к бумаге и медленно поворачивая барабан.

Таким способом записывают диаграмму максимального давления цикла, а при выключенной подаче топлива — и давления конца сжатия. Чтобы предотвратить перегрузку цилиндров, подачу топлива выключают при нагрузке дизеля не выше 75% номинальной.

Записав гребенки на всех цилиндрах дизеля, снимают бумагу с барабана, пишут на ней название судна, номер (или расположение) дизеля, дату и режим испытания. Под каждым столбиком гребенки указывают соответствующий ему номер цилиндра.

Высота столбика (в мм), деленная на масштаб пружины, будет соответствовать давлению в цилиндре (в кгс/см2).

Максимальное давление газов в цилиндре можно также определять мак-симетром, состоящим из корпуса и манометра. Корпус изготовлен из стали и снабжен ребрами для более интенсивного отвода теплоты. Манометр соединяется с корпусом трубкой, предохраняющей манометр от нагрева и вибраций. Дроссель обеспечивает плавное повышение давления и уменьшает колебание стрелки при замере. В корпусе установлен невозвратный клапан с седлом, предотвращающий снижение давления в рабочей полости максиметра при падении его в цилиндре. Ход клапана регулируется винтом. Фильтр препятствует попаданию твердых частиц продуктов горения к невозвратному клапану. Игольчатый клапан с маховиком служит для выпуска газов из рабочей полости после измерения. Накидной гайкой с маховиком максиметр крепится к индикаторному крану цилиндра.

Для производства замеров продувают индикаторный штуцер цилиндра, устанавливают максиметр на двигатель и закрывают игольчатый клапан, после чего открывают на несколько секунд индикаторный кран. Так как невозвратный клапан пропускает газы только в одном направлении, через некоторое число рабочих циклов в полости максиметра устанавливается давление, равное максимальному давлению в цилиндре. Произведя отсчет по шкале манометра, закрывают индикаторный, кран, снимают максиметр и открывают игольчатый клапан. Периодически через двадцать—тридцать замеров проверяют герметичность максиметра. Для этого после снятия максиметра с индикаторного крана отмечают падение давления в рабочей полости максиметра за 1 мин. Если оно не превышает 40% первоначального, герметичность максиметра считается удовлетворительной. В противном случае его необходимо разобрать, прочистить и притереть невозвратный клапан.

Среднее давление цикла определяют пиметрами. Принцип работы инерционного пиметра заключается в том, что его поршень, нагруженный, как и поршень индикатора, пружиной, механически связан с подвижными массами, обладающими значительной инерцией. Вследствие этого импульсы давления газа не в состоянии вызвать значительных колебаний стрелки, и она занимает положение, соответствующее среднему давлению по времени, оставаясь практически неподвижной. Среднее давление по времени pt пропорционально мощности цилиндра, что позволяет по показаниям пиметра судить о равномерности распределения нагрузки по цилиндрам. Однако по этим показателям не всегда можно установить причины ненормальной работы дизеля, что ограничивает применение пиметров.

Имеются пиметры, постоянное среднее давление в которых создается дросселированием газов, проходящих через узкие каналы (например, пи-метры П-3 завода «Тизприбор»).

Определение вращающего момента. При обработке результатов испытаний силовых установок речных судов вращающий момент, в случае необходимости, определяют косвенным методом по замеренным при испытании расходам топлива и по графикам стендовых характеристик дизеля. При выполнении научно-исследовательских работ его иногда находят по результатам измерения угла закручивания гребного вала (или специальной вставки в валовой линии), который в пределах“ упругих деформаций пропорционален приложенному к валу вращающему моменту.

Так как измерение малых величин деформаций вращающейся детали представляет известные трудности, приборы для измерения этих величин (торсиометры) сложны и недостаточно надежны, в связи с чем они не нашли применения в практической деятельности теплотехнических партий.

Из других типов устройств для измерения вращающих моментов необходимо отметить приборы, показывающие величину, пропорциональную реакции опор редуктора двигателя. Такими измерителями оборудованы некоторые типы газотурбинных двигателей.

Определение расхода топлива. Расход топлива является наиболее важным параметром дизеля, определяемым при проведении любого теплотехнического испытания.

При испытаниях на судне расход топлива измеряют объемным методом. Наиболее точно его можно измерить с помощью специального мерного бачка, состоящего из трех частей, соединенных стеклянными трубками и. На трубках нанесены риски, причем объем средней части, заключенный между рисками, точно известен (протарирован). Этот объем должен быть таким, чтобы время расходования топлива из него на полной мощности дизеля составляло 3—5 мин. Тогда ошибка измерения будет невелика, а время расходования топлива при долевых нагрузках дизеля не будет чрезмерно большим.

Рис. 3. Максиметр

Рис. 4. Мерный бачок для определения расхода топлива

Перед началом измерений топливо в дизель поступает через кран. Если одновременно открыть кран, то под напором топлива из расходного бака им будет заполняться мерный бачок. Когда топливо поступит в верхнюю часть мерного бачка, кран закрывают и в двигатель оно направляется уже из мерного бачка. В момент, когда уровень топлива опустится до верхней риски, включают секундомер, а когда он опустится до нижней риски, секундомер останавливают.

Измерение температур. При выполнении любого испытания обязательно замеряют температуру выпускных газов по цилиндрам и в выпускном коллекторе. Современные дизели оборудованы приборами для замера температур газов (ртутными термометрами или термоэлектрическими пирометрами). Однако по разным причинам эти приборы быстро выходят из строя, в связи с чем перед началом испытания’их показания необходимо сверить с контрольными или заменить приборы проверенными термометрами. При проведении балансовых испытаний, когда определяют теплосодержание газов, в показания измерительных приборов вводят поправки, учитывающие тепловую утечку и лучеиспускание измерительного прибора, кинетическую энергию газов. В других видах испытаний эти поправки не учитывают.

Температуру воды, масла, топлива и воздуха замеряют ртутными или проверенными штатными манометрическими термометрами (аэротермометрами).

Состав отработавших газов. Анализ газов производят только во время специальных испытаний. Данные его используют для определения коэффициента избытка воздуха, полноты сгорания топлива и потерь теплоты с уходящими газами.

Дымность или цвет выпускных газов. Оценивают их визуально. Как правило, у нормально работающего двигателя выпускные газы в ясную погоду почти бесцветны. В пасмурную погоду даже при хорошо отрегулированном двигателе они имеют темный оттенок.