Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО

ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА»

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВ ВИТАЛИЙ НИКИФОРОВИЧ

Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС Специальность 05.08.05 – Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант д.т.н., профессор Половинкин В.Н.

СОДЕРЖАНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ……………

1.1. Влияние условий эксплуатации на тепловое состояние судовых ДВС…………………………………………………………………………..….. 18 1.1.1. Влияние климатических условий на температурное состояние дизеля…………………………………………………………………………….

1.2. Влияние режимных параметров системы охлаждения на температурное состояние охлаждаемых деталей и рабочий процесс судового дизеля. 3

1.3. Влияние конструктивных факторов, параметров рабочего процесса, рециркуляции отработавших газов на температуру деталей дизеля……………………………………………………………………………….

1.4. Анализ существующих систем охлаждения судовых дизелей и основные тенденции их развития……………. …….…..…………………………. 60

1.5. Особенности конструкции и работы терморегуляторов прямого и непрямого действия……………………………………………..…………..……..

1.6. Современное состояние системы автоматического регулирования температуры дизельных установок………………. ……………..…….. 73

1.7. Особенности утилизации теплоты в судовых дизельных установках……………………………………………………………….…………..….

Выводы по главе. Цель и задачи исследования ……………. ……..………. 80

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ

РАЦИОНАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В СУДОВЫХ

2.1. Теплообмен и теплоотдача в элементах конструкций, выбор режима охлаждения в зарубашечном пространстве судового дизеля ………………. 83

2.2. Исследование влияния температурного режима охлаждающей воды на тепловое состояние дизеля методом численного моделирования ……….…

2.3. Концепция построения системы автоматической системы регулирования температуры судовых дизелей…………………………………………. 108

2.4. Задача о максимальном быстродействии в САРТ дизеля; метод фазового пространства и резервы повышения быстродействия системы охлаждения судового дизеля ………………………………………………………..

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНО – РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ ………………………………………………………………………….

исполнительно-регулирующих устройств ………….. 131

3.2. Анализ исполнительных механизмов постоянной скорости, разработка релейно-импульсного терморегулятора ……………

3.3. Обзор исполнительных механизмов и терморегуляторов с твердым наполнителем и электронагревателем …………………………………. …… 145 3.3.1. Обоснование параметров ИМ и продолжительности нагрева твердого наполнителя в терморегуляторах с твердым наполнителем и электронагревателем …………………………………

3.3.2. Статические и динамические и характеристики электрического исполнительного механизма ………………………………

3.4. Обзор исполнительных механизмов с твердым наполнителем и термоэлектрическим элементом, разработка терморегулятора с термоэлектрическим модулем …………………………………………………………………. 159

3.5. Микропроцессорный терморегулятор …………………..……. 166

3.6. Многофункциональный терморегулятор …………………..……………. 170

3.8. Обоснование выбора регулирующего органа …………..……………….. 176 Выводы по главе ……………………………………………..…………………

4. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЫ СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ …………..……….. 184

4.1. Разработка системы подогрева-охлаждения путем утилизации тепловых потерь дизеля ……………………………………………..………………. 184

4.2. Совершенствование системы наддувочного воздуха судовых дизелей 187 4.2.1. Система охлаждения наддувочного воздуха и ОГ судового дизеля 199

4.3. Синтез автоматического регулирования температуры охлаждающей воды судового дизеля, работающего на переменных нагрузках ……….. 206 4.3.1. Система охлаждения судового дизеля с электронным переключателем ……………………………………………………………..………………..

4.3.2. Система охлаждения судового дизеля …………………..…. 217

4.4. Система аварийной остановки дизеля переключателем …

4.5. Многоконтурная система автоматического регулирования температуры судового дизеля ……………………………………

4.6. Методы оптимизации температурного режима изменением конструктивных схем рабочих систем дизеля ……………………………..…………. 227 4.6.1. Метод оптимизации температурного режима деталей ДВС путем модернизации топливной системы. Автоматическое изменение угла опережения впрыска топлива в судовых дизелях …………………..…………… 227 4.6.2. Особенности регулирования температуры распылителей форсунок при работе дизеля на тяжелом топливе ………………

4.6.3. Регулирование рабочего процесса дизеля дросселированием заряда воздуха на режимах частичных нагрузок и холостого хода

4.6.4. Метод стабилизации температуры ЦПГ дизеля путем присадки водорода в жидкое топливо ……………………………………..……………….. 243

4.7. Синтез комбинированных систем регулирования температуры дизелей 247

4.8. Система прямого преобразования тепловой энергии в электрическую утилизацией тепловых потерь судового дизеля ………………..……………. 253 Выводы по главе ……………………………………………..…………………

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СУДОВЫХ ДВС…………………………………………..…………………………

5.1.Дизель как регулируемый объект по температуре охлаждающей воды 267

5.2. Статические характеристики системы охлаждения ………..…………… 270

5.3. Исследование динамических характеристик и параметров системы подогрева – охлаждения судового дизеля. …………………………..………….. 277 5.3.1. Динамические характеристики системы подогрева – охлаждения по каналу нагрузочного воздействия………………

5.3.2. Динамические характеристики по каналу регулирующего воздействия ………………………………………………………………..…………. 284

5.4. Статика системы автоматического регулирования температуры дизелей ………………………………………………………

5.5. Динамика системы автоматического регулирования температуры дизеля ………………………………………………………………. …………….

5.6. Расчет настройки систем регулирования с компенсацией возмущений 296

5.7. Критерии реализуемости условия инвариантности САРТ …. ………… 299 Выводы по главе………………………………………………………. ………. 302

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ, СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ И САРТ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ…. 304

6.1. Методика и средства экспериментальных исследований ………..…….. 304 6.1.1. Релейно-импульсный терморегулятор ……………………

6.1.2. Микропроцессорный терморегулятор ………………………..………. 310 6.1.3. Электрический терморегулятор с твердым наполнителем и электронагревательными элементами ………………………………………………… 313 6.1.4. Экспериментальное определение характеристик и сравнительный анализ электрических терморегуляторов ……………………..……………… 315

6.2. Экспериментальное исследование системы подогрева - охлаждения дизеля 6NVD 26 А-3 ……………………………………………. ……………. 320 6.2.1. Идентификация системы подогрева-охлаждения как объекта регулирования ……………………………………………………………..…………. 323

6.3. Определение оптимальных параметров и настройки релейноимпульсного терморегулятора системы подогрева-охлаждения …………… 331

6.4. Экономическая эффективность использования рационального температурного режима в судовых дизелях в условиях эксплуатации

Актуальность работы. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются одним из основных элементов судовых энергетических установок (СЭУ).

Дизельный двигатель в составе СЭУ все более адаптируется к тем или иным условиям эксплуатации, повышается его экономичность, уменьшается удельный вес с одновременным увеличением надежности и т.д. Главный судовой дизельный двигатель перестает быть только поршневой машиной и все чаще включает в свою структуру принципиально новые для него элементы, к числу которых следует отнести, прежде всего, компрессоры и газовые турбины.

В настоящее время для возрождения отечественного гражданского судостроения разработана Федеральная целевая программа "Модернизация транспортной системы России", в которую входят в качестве составных частей подпрограммы "Морской транспорт" и "Внутренний водный транспорт". Разработана «Федеральная целевая программа развития гражданской морской техники на 2009-2016 годы», государственная программа РФ «Развития судостроения на 2013-2030 годы».

Основной целью Федеральной целевой программы, утвержденной Распоряжением Правительства РФ от 7 ноября 2007 г. № 1571-р, является создание новых типов судов, эффективность которых в значительной мере определяется научнотехническим уровнем дизельных энергетических установок. Поэтому модернизация флота невозможна без совершенствования конструкции и методов технической эксплуатации главных и вспомогательных судовых дизелей. Концепция подпрограммы ФЦП «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011–2015 годах дизельных двигателей и их компонентов нового поколения», принятая постановлением Пр-710-р Правительства РФ от 21.04.2011 г., предусматривает разработку новых базовых модификаций и типоразмерных рядов современных судовых четырехтактных дизельных двигателей, форсированных как по частоте вращения коленчатого вала, так и по среднему эффективному давлению, с низкими массогабаритными показателями и, следовательно, высокими уровнями температур и теплонапряженности их деталей.

Развитие двигателестроения [12, 30, 38, 53, 54, 61, 68, 78, 141, 142, 161, 221,229] в настоящее время характеризуется:

• повышением агрегатной мощности за счет увеличения суммарного литража, степени наддува, а также (во многих случаях) за счет повышения скорости вращения вала;

• уменьшением массы и габаритных размеров за счет применения высокого наддува;

• повышением надежности, долговечности и топливной экономичности дизелей путем совершенствования конструкции как собственно дизеля (камеры сгорания), так и его агрегатов: топливоподающей аппаратуры, турбокомпрессора, автоматического регулирования температуры и т.д.

• существенным улучшением эксплуатационных качеств дизелей путем сокращения точек наблюдения за работой дизеля в процессе эксплуатации и уменьшением затрат на обслуживание; облегчением пуска дизелей;

• уменьшением шумности, вибраций, дымности и токсичности отработавших газов и т.д.

С этой целью требуется совершенствование и разработка новых высококачественных топливных систем, систем охлаждения, смазки и наддува.

Автоматическое терморегулирование судовых дизелей позволяет осуществить оптимальное регулирование системами судового ДВС, т. е. для заданного объекта регулирования и условий работы обеспечить наилучшие показатели качества, характеризующие режим его работы [4, 15, 70, 71, 78, 79, 92, 98, 144, 224].

Анализ автоматического регулирования показал, что лучшими возможностями обладают средства электронной автоматики, позволяющие оптимизировать рабочие системы и САРТ.[36, 61, 100, 140, 151, 208]. Они могут содержать различные электронные блоки, осуществляющие непрерывный синтез информации о состоянии рабочего процесса и внешних условий и вырабатывающие для каждого мгновенного состояния дизеля наиболее целесообразное (а при наличии ЭВМ – и оптимальное) решение.

Создание высокофорсированных и надежных судовых дизелей во многом определяется рациональным охлаждением деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Наметившиеся тенденции увеличения цилиндровых мощностей дизелей приводят к тому, что термические напряжения на теплонапряженных деталях соизмеримы или более механических напряжений от давления газов. Поэтому вопрос об оптимальном тепловом режиме деталей цилиндропоршневой группы в настоящее время крайне актуален для двигателестроителей, но в то же время он содержит массу "белых пятен". Увеличение цилиндровых мощностей дизелей с применением газотурбинного наддува приводит к необходимости регулирования температуры наддувочного воздуха.

Целью настоящей работы является разработка и совершенствование методов и средств автоматического теплового регулирования судовых ДВС

1. Провести анализ влияния температурного состояния на рабочие показатели дизеля и определить совокупность параметров охлаждения наиболее существенно влияющих на технико-экономические и экологические показатели судовых дизелей.

2. Разработать научную концепцию построения системы автоматического регулирования температуры судового дизеля.

3. Совершенствовать (модернизировать) системы охлаждения, смазки, наддувочного воздуха и аварийной остановки дизеля с целью обеспечения квазиоптимального теплового состояния дизельной установки и требуемого температурного значения основных деталей ЦПГ при переменных нагрузках работы дизеля.

4. Разработать принципиальную схему абсорбционного бромистолитиевого преобразователя теплоты в режиме получения холода на базе утилизации отработавших газов.

5. Разработать, испытать в условиях эксплуатации на дизельных установках электрические терморегуляторы и выполнить их сравнительный анализ.

6. Провести экспериментальные исследования системы охлаждения с релейно-импульсным регулятором на судовых дизелях 6NVD 26 A-3, 8ЧН 16,5/18,5.

7. Оценить технико-экономическую эффективность регулирования температурного режима с электрическими терморегуляторами судовых дизелей в условиях эксплуатацию.

Объектом исследования является система регулирования теплового состояния судового дизеля с электрическим терморегулятором.

Предметом исследования: параметры, методы и средства охлаждения, влияющие на тепловое состояние судовых ДВС в условиях эксплуатации.

В работе нашли применение теория, теплообмен, теплоотдача, теплопередача, теоретические методы, базирующиеся на основных положениях классической теории теплообмена, теории двигателей, а также различные экспериментальные методы исследования, как хорошо известные, апробированные на практике, так и специально разработанные для решения поставленных задач, с привлечением экспериментальных данных, обобщением научной и специальной литературы. В теоретических исследованиях применены основы теории системы автоматического регулирования температуры, расчетно-аналитические исследования проводились с использованием методов регрессионного анализа, математической статистики, прикладных пакетов программ, реализующих метод конечных элементов.

Достоверность результатов и выводов работы подтверждена:

- сходимостью экспериментов теоретических исследований с применением современных методов; и средств измерений и регистрации исследуемых показателей работы дизеля

- сходимостью полученных данных с существующими положениями теории поршневых ДВС, термодинамики и теплопередачи; физической обоснованностью принятых теоретических предпосылок;

- достаточной точностью применявшегося информационно-измерительного комплекса;

- согласованием полученных зависимостей с теоретическими положениями и данными экспериментов.

Научную новизну результатов исследования представляют следующие результаты:

1. Принципы совершенствования регулирования теплового состояния судовых дизелей.

2. Теоретически обоснованные конструкции разработанных терморегуляторов: релейно-импульсного терморегулятора, терморегулятора с твердым наполнителем и электронагревательными элементами, результаты исследования терморегуляторов.

3. Закономерности регулирования температурного состояния дизеля за счет:

– системы охлаждения, с использованием отводимой от ДВС теплоты;

– системы наддувочного воздуха с «холодной» рециркуляцией ОГ;

– системы аварийной остановки дизеля;

– системы охлаждения с регулируемым давлением;

– системы охлаждения с возможностью переключения контура забортной воды на контур абсорбционной холодильной машины.

4. Теоретическое обоснование перспективности использования для регулирования теплового состояния ДВС абсорбционного бромистолитиевого преобразователя теплоты, работающего в режиме получения холода за счет утилизации теплоты отработавших газов.

5. Методы оценки рекомендуемых температурных режимов, реализация которых обеспечивает снижение общих эксплуатационных затрат на горючесмазочные материалы и затрат на изготовление теплообменников СЭУ.

Результаты исследования могут быть использованы при расчете и проектировании систем охлаждения, смазки и газотурбинного наддува судовых ДВС, а также при совершенствовании системы автоматического регулирования температурного состояния судового ДВС.

Практическую значимость. Практическая ценность работы состоит в том, что в результате комплексного подхода к проблеме охлаждения судовых дизелей разработаны системы автоматического регулирования теплового состояния, а также рекомендации по совершенствованию систем охлаждения и режимных параметров охлаждения, предложены конструктивные технические решения по модернизации систем охлаждения, обеспечивающие энерго- и ресурсосбережение дизельных установок судов речного транспорта. Разработанные электрические терморегуляторы позволяют совершенствовать системы автоматического регулирования температуры (САРТ), создать модернизированную САРТ, обеспечивающую требуемое температурное состояние ДВС на всех режимах его работы. Совершенствование систем, обеспечивающее применение водорода как присадки к топливовоздушному заряду, способствует поддержанию оптимальной температуры стенок камеры сгорания и положительно влияет на характер протекания рабочего процесса. В результате улучшаются технико - экономические и экологические показатели судовой дизельной установки. Абсорбционный бромистолитиевый преобразователь теплоты позволяет утилизировать теплоту отработавших газов и использовать ее для регулирования температурного режима рабочих систем дизеля, систем охлаждения и других потребителей, в том числе создать комфортные бытовые условия плавсостава в жаркое время навигации судовых потребителей. Результаты исследования и опытной эксплуатации релейно-импульсного терморегулятора в системе подогрева-охлаждения судового дизеля 6NVD 26 A-3 на буксире - толкаче "Волгарь-7"

Научные положения и результаты исследования, выносимую на защиту:

– уточнение влияния температуры охлаждающей жидкости на тепловое состояние дизеля методом численного моделирования. Расчеты проводились для трех уровней температуры охлаждающей воды из зарубашечного пространства Т в.вых = 330; 350; 370 К на трех режимах по винтовой характеристике по винтовой характеристике n = 1000; 650 и 350 мин-1. Повышение температуры охлаждающей воды от 330 до 370 К обусловливает повышение температуры стенки цилиндра Т ст.ц на 40 Ки температуры рабочего тела в конце сжатия Т с на 44-49 К. Из этого следует известный вывод о том, что для поддержания Т ст.ц и Т с на высоком уровне, обеспечивающем хорошие пусковые качества, малый износ и пониженные вредные выбросы двигателя, целесообразно обеспечивать высокую температуру охлаждающей воды на режимах малых нагрузок и, по крайней мере, не иметь падающих статических характеристик. Следует также отметить, что одним из резервов повышения температуры Т ст.ц и Т с на частичных нагрузках является подогрев воздуха на входе в рабочий цилиндр.

– концепция построения системы автоматического регулирования судовых дизелей, качество функционирования которой оценивается двумя показателями:

точностью отработки задающего воздействия и быстродействием. При этом быстродействие определяется исключительно количеством подводимой энергии и структурной схемы, обеспечивающей изменение этой энергии по мере перемещения регулируемой температуры из одной точки фазового пространства в другую.

Синтез оптимальной структуры управляющего устройства производится в два этапа. На первом из них определяется оптимальный алгоритм регулирования, а на втором осуществляется его техническая реализация.

– синтез исполнительно-регулирующих устройств быстродействующих терморегуляторов. Основным и практически наиболее важным приложением результатов разработки САРТ ДВС является синтез системы, ее элементов и исполнительно-регулирующего устройства (ИРУ) терморегулятора, позволяющий определить методы регулирования температурного режима САРТ ДВС. Исполнительным устройством осуществляется воздействие в соответствии с получаемой командной информацией в режиме автоматического регулирования.

– разработанные конструкции электрических терморегуляторов: релейноимпульсный, с твердым наполнителем и нагревательными элементами: электронагревателем и термоэлектрическим модулем, позволяют при необходимости работу в режиме «программируемый», обеспечивают создания комбинированной системы регулирования, поддерживают высокий уровень температуры на частичных нагрузках и режимах холостого хода, быстрота включения, достижение требуемых температурных режимов, удобство эксплуатации, улучшение условий эксплуатации, компактность;

– результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний терморегуляторов, подтверждающие получение требуемых результатов.

– схемы систем: топливной, позволяющей изменять угол впрыскивания топлива при изменении режима работы дизеля и подготавливать топливноводородную смесь для подачи в цилиндр; дросселирования, регулирующей коэффициент избытка воздуха на переменных нагрузках работы дизеля; охлаждения, позволяющей повышать температуру охлаждающей воды на режимах частичных нагрузок и режимах холостого хода, наддувочного воздуха, обеспечивающей подогрев воздух на частичных нагрузках, и его охлаждение на номинальных нагрузках; рецикуляции отработавших газов (ОГ), обеспечивающей охлаждение ОГ перед подачей в цилиндр, аварийной остановки, исключающей перегрев дизеля;

охлаждения с возможностью переключения внешнего контура на режим АБХМ.

– абсорбционный преобразователь теплоты, работающий с использованием отработавших газов двигателя.

– многоконтурная система автоматического регулирования температуры судового дизеля регулирует все температурные параметры в системах охлаждения, наддувочного воздуха и смазки, представляющая собой пример рационального решения комплексной автоматизации регулирования теплового состояния судового ДВС.

– результаты исследования динамических характеристик САРТ судового ДВС.

– идентификация системы подогрева–охлаждения как объекта регулирования.

При проведении экспериментов решались следующие задачи:

1. Оценка влияния режима работы дизеля на параметры К, В, (где В – постоянная времени) передаточных функций звеньев, характеризующих статические и динамические свойства объекта.

2. Параметрическая оптимизация автоматической системы регулирования (АСР) температуры.

3. Сравнительный анализ качества регулирования температуры для системы подогрева и системы охлаждения.

Определение статических и динамических характеристик системы подогрева - охлаждения производилось методом активного эксперимента.

Исследование статических и динамических характеристик осуществлялось по двум каналам воздействия: по каналу нагрузочного возмущающего воздействия и по каналу регулирующего воздействия.

При динамическом исследовании системы подогрева-охлаждения водяной подогреватель и холодильник рассматривались не как самостоятельные звенья, а как составная часть в целом. Использование такого подхода при исследовании объекта в большей степени упрощает анализ системы и позволяет получить ряд важных выводов.

Анализ полученных разгонных характеристик позволяет сделать вывод, что во всех случаях степень аппроксимации весьма высока, если систему подогреваохлаждения описывать одноемкостным звеном 1 порядка с начальным участком чистого запаздывания.

В случае применения системы подогрева дизеля, на частичных нагрузках уменьшается зона неравномерности. При этом улучшаются статические характеристики САРТ. Подогрев позволяет создавать САРТ с «отрицательной» статической характеристикой, т.е. обеспечивать на малых нагрузках более высокую температуру, чем на больших нагрузках, в пределах зоны неравномерности.

- определение оптимальных параметров и настройки релейно-импульсного терморегулятора системы подогрева-охлаждения дизеля.

Целью параметрической оптимизации СПО дизеля является выбор таких параметров настройки ПИ-регулятора, которые обеспечивают системе запас устойчивости не ниже заданного при всех возможных вариациях параметров структурной схемы объекта регулирования или не ниже допустимого значения показателя качества процесса регулирования. Поставленная задача решалась в два этапа.

Первый связан с построением в плоскости параметров настройки регулятора и границы области запаса устойчивости. Это производится различными методами.

В данной работе это выполнялось методом максимума АЧХ.

В процессе второго этапа осуществляется выбор оптимальных значений параметров настройки ТРГ, которые соответствуют точке на границе заданного запаса устойчивости и экстремуму показателя качества регулирования.

При проведении исследований устойчивость оценивалась показателем колебательности М. Запас устойчивости задавался значением М = 1,62.

С целью проведения анализа расчеты производились для двух систем: системы подогрева и системы охлаждения.

Устойчивость системы подогрева на всех режимах работы дизеля остается на одном уровне, устойчивость СО повышается с уменьшением коэффициента усиления и увеличением времени интегрирования.

Для рассматриваемого критерия качества регулирования существует единственная пара оптимальных значений К р.опт и В и. опт. Оптимальные параметры kp настройки ТРГ соответствуют условию = max. В этом случае интегральная оценка стремится к минимуму.

Вследствие этого коэффициент усиления считается определяющим параметром настройки ПИ - регулятора как в системе подогрева, так и в СО дизеля.

Анализ полученных результатов показывает, что оптимальные параметры СП мало отличаются от оптимальных параметров СО, поэтому есть возможность для с СПО использовать один ТРГ.

Для этого выбираем усредненные параметры: = 19,25, = 144,1 с, которые будут использованы как для системы подогрева, так и дляСО на всех режимах работы дизеля.

С использованием ЭВМ проведены расчеты переходных процессов в системах при выбранных оптимальных значениях параметров настройки ТРГов. Проведенные на ЭВМ расчеты переходного процесса в системах при выбранных значениях параметров настройки ТРГов и ступенчатом единичном воздействии по регулирующему и нагрузочному каналам показывают, что качество регулирования у системы подогрева выше, чем у СО.

Построенные переходные процессы показывают, что система подогреваохлаждения судового дизеля позволяет использовать один регулятор с фиксированными настройками, сохранив при этом качество переходного процесса, как в системе подогрева, так и в системе охлаждения.

Для оценки адекватности модели действующей установки экспериментальным путем получена кривая переходного процесса по регулирующему воздействию Сопоставительный анализ экспериментальной и расчетной кривых переходного процесса показывает различие в их поведении. Это различие объясняется тем, что в динамическом отношении поведение реального объекта описывается звеном, порядок которого должен быть не ниже второго.

Основными показателями качества регулирования СПО являются время регулирования, перерегулирование и установившаяся ошибка. Экспериментальные показатели качества системы подогрева ненамного отличаются от СО. Так, время регулирования у системы подогрева на 102 с больше, чем у СО, а перерегулирование – на 6% меньше. Переходные процессы в комбинированной системе имеют лучшие показатели, так как объект и ТРГ обладают меньшей тепловой инерцией.

На холостом ходу улучшаются показатели качества регулирования. Эта система обеспечивает меньшие отклонения регулируемой температуры охлаждающей воды от заданного значения, независимо от нагрузки и внешних условий. Таким образом, СПО обеспечивает оптимальный температурный режим независимо от нагрузки дизеля и внешних условий, при которых наблюдаются заметный выигрыш в эффективной мощности, существенное снижение расхода топлива и весьма заметное уменьшение износа цилиндропоршневой группы.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы в ОАО «Чебоксарский речной порт» при проведении совместных работ по созданию релейно-импульсного терморегулятора в СО судового дизеля 6NVD 26 A-3, а также счетчиков наработки для определения времени режимов работы на судах на подводных крыльях типа «Метеор» (10 единиц), на т/х «Окский-5», на четырехпалубном пассажирском т/х «Константин Федин» и в ЗАО «ОРЛЭКС».

Результаты работы используются в учебном процессе и научной работе на кафедре теории и конструкций СДВС в Государственном университете морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова.

По результатам работы проведены эксплуатационные испытания в ОАО "Чебоксарский речной порт", ОАО "Дизельпром".

Работа рекомендована к внедрению в производство (см. Приложение).

Апробация результатов исследования. Основные материалы доложены, обсуждены и одобрены на итоговых научных конференциях Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары, ЧГУ, 1985,1990, 1995, научно-технических конференциях профессорскогг.);

преподавательского состава Ленинградского института водного транспорта, с научно- техническим обществом РСФСР (г. Ленинград, ЛИВТ, 1989-1990гг.); всесоюзный научно-техническим семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2.02.05); на семинаре «Современные проблемы развития поршневых ДВС» (С.Петербургский государственный морской технический университет, 13-14.10.2005); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1.02.06); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 31.01.07); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок, (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 30.01.08); всесоюзном научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок, (МГТУ им. Н.Э. Баумана, 30.01.13); всесоюзной научно-практической конференции «Инновационные технологии как фактор обеспечения конкурентоспособности регионов» Чуваш. госуниверситет им. И.Н. Ульянова, 19.12.08) Публикации. По теме диссертации опубликовано 84 работы, в том числе три монографии, 13 публикаций в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК РФ, 30 авторских свидетельств и патентов на изобретения и полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 89 рисунков, 3 приложения. Список использованной литературы включает в себя источника, в том числе на иностранных языках.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние условий эксплуатации на тепловое состояние судовых 1.1.

ДВС Судовые дизели на внутренних водных путях работают в различных условиях, со значительными изменениями показателей: мощности, частоты вращения, тепловой и механической напряженности и др. Совокупность значений этих показателей характеризует режим работы дизеля. Режим работы главных дизелей, который является основным элементом комплекса гребной винт – корпус судна – дизель, зависит от типа и условий плавания судна, конструктивных особенностей его корпуса, типа главных дизелей и судовой дизельной установки, способа передачи мощности движителю.

Работа большей части судовых дизелей в условиях эксплуатации характеризуется частыми и резкими сменами режимов [11, 14, 53, 55, 212, 213, 217] во время маневрирования, при входе судна в порт, в движении в ледовых условиях, в период траления, при большой волне. Например, в ледовых условиях дизель практически все время работает при неустановившихся режимах, весьма часты реверсы. Работа его практически полностью связана с неустановившимся режимом, частыми остановками и пусками. Спектр по нагрузке весьма велик. Так, хронометраж работы главного дизеля морского буксира [53, 212, 213, 217], осуществляющего буксировку судов большой парусности в стесненных условиях при сильном ветре, показал, что при общей 14-часовой работе дизеля за каждый час были произведены 29 пусков и 102 хода. Из них “самый малый” – 60; “Малый” – 27;“Средний” – 3, “Задний” – 12.

По частоте и показателя его работы в период маневрирования при входе судна в порт можно судить по рис. 1.1 [53]. Смена режимов работы дизеля происходит в среднем каждые 5 мин (с интервалами от 2 до 20 мин.) и в весьма больших пределах. Маневрирование сопровождается реверсами, связанными с остановками и пусками дизеля.

При прохождении транзитными судами затруднительных участков, гидроузлов, каналов, акваторий портов главные дизели постоянно работают на переменных нагрузках. Например, при переходе судна с глубокой воды на мелководье или при входе в канал, ширина которого невелика, в большом диапазоне скоростей изменяется сопротивление движению судна. Следовательно, и нагрузка на главные дизели по моменту возрастает из-за повышения сопротивления трения и волнового сопротивления в 2 раза, а в отдельных случаях в 3 раза; поэтому при переходе судна на мелководье рекомендуется снижать частоту вращения главных дизелей. Если глубина под килем не превышает пятикратной осадки судна, следует двигаться только малым ходом (в этом случае сопротивление на мелководье примерно равно сопротивлению на глубокой воде) [15, 16].

Рисунок 1.1 – Изменение режимов работы дизеля при маневрировании судна:

Т г, Т вт, Т охл – температуры выпускных газов; втулки цилиндра; охлаждающей цилиндр воды В штормовых условиях на некоторых курсах возрастает сопротивление воздуха корпусу движущегося судна, а наличие волн создает условия для работы винта, аналогичные его работе при циркуляции судна, т.е. условия косого потока воды. При качке увеличивается тормозящее действие пера руля, которое периодически выводится из диаметральной плоскости судна для удержания его на заданном курсе. Эти явления приводят к частым изменениям крутящего момента винта.

При суммировании всех факторов в условиях штормовой погоды он может возрастать на 40 – 50 %, а это приводит к заметной перегрузке главных дизелей. Поэтому в штормовую погоду (особенно при встречном ветре и килевой качке) приходится снижать частоту вращения дизеля.

Таким образом, характер изменения режимов работы характеризуется нагрузкой, частотой вращения вала и параметрами теплового состояния дизеля.

Резкие, в больших пределах и частые изменения режимов работы дизелей оказывают весьма существенное, как правило, отрицательное влияние на характер протекания рабочего процесса в цилиндрах, функционирование вспомогательных агрегатов и механизмов [32]. В результате ухудшаются технико-экономические и экологические показатели работы дизелей. Степень и характер этих отклонений определяются условиями, при которых совершаются переходные процессы, степенью приспособленности к ним дизеля, особенностями всей установки с двигателями внутреннего сгорания.

Режимы работы судовых дизелей могут изменяться столь часто, что переходные процессы не успевают завершиться. При этом дизель работает все время в условиях неустановившихся режимов [14].

Переход главного судового дизеля на долевые нагрузки, связан со значительным сокращением подачи топлива в цилиндры и увеличением избытка воздуха в конце сжатия. Особенно заметно изменение величин давления воздуха в конце сжатия и температуры в дизеле с газотурбинным наддувом, в связи, с чем необходимо следует отключать воздухоохладитель и включать подогреватель наддувочного воздуха [11, 22, 25, 35, 84, 109, 114, 128, 163, 204, 205, 215].

Весьма важным показателем, характеризующим переходный процесс, является его длительность. Эта величина исчисляется с момента смены нагрузки на дизель или изменения цикловой подачи топлива до момента установления нового режима. Последний определяется моментом достижения стабильных показателей работы дизеля и его состояния (в основном температуры деталей), соответствующих новому установившемуся режиму.

Во время переходных процессов температура теплонапряженных деталей ЦПГ дизелей претерпевает значительные изменения, при этом изменения температуры всегда отстают во времени от изменения режима работы. Наблюдается так называемая тепловая инерция. Таким образом, рабочий процесс в цилиндре при неустановившихся режимах совершается при температурах стенок камеры сгорания в значительной степени, отличающихся от их значений для установившихся режимов. Это различие в ряде случаев может оказывать существенное влияние на характер рабочего процесса, особенно при относительно малых температурах деталей.

Во время эксплуатации дизелей с частыми сменами режимов при незавершенных переходных процессах наблюдается колебание температуры деталей относительно среднего значения. При резких сменах режимов дизеля средние эксплуатационные температуры деталей могут быть выше температур, характерных для номинального режима дизелей.

Неустановившееся температурное состояние (подогрев и охлаждение) сопровождается заметным ростом разности температур в теле деталей и в большинстве случаев – увеличением температурных напряжений.

Пуск, как и маневрирование, сопряженное с остановками, реверсированием и сменой нагрузок, относится к неустановившимся и напряженным режимам, на которые приходится наибольшее число аварийных повреждений дизелей.

На пусковые качества дизелей влияет ряд конструктивных и эксплуатационных факторов. Важнейшими из них являются тепловое состояние стенок цилиндра, температура смазочного масла и охлаждающей воды, размеры цилиндра, конструкция камеры сгорания, способ смесеобразования, конструктивные особенности топливоподающей аппаратуры, угол опережения впрыска топлива.

Снижение температуры охлаждающей воды затрудняет пуск и приводит к возрастанию среднего давления потерь при пуске и минимальной частоты вращения. Испытания дизеля 40Д [88] показали, что при температуре окружающей среды ниже 15 0С и температуры воды и масла ниже 200С обеспечить пуск без дополнительных мер нельзя. При температуре ниже 15 оС резко уменьшаются среднее индикаторное давление (р i ), средняя скорость нарастания давления (p/), максимальное давление сгорания (р z ), а также относительное количество сгоревшего топлива и полезно использованной теплоты. Продолжительность пуска ( п )и период задержки самовоспламенения ( i )при этом резко возрастают.

При температурах ниже 15-10 оС резко возрастает вязкость топлива и масла.

Понижение температуры смазочного масла вызывает возрастание вязкости, что в свою очередь приводит к увеличению работы трения и момента сопротивления.

Например, при увеличении вязкости масла от 5 до 40 сст момент сопротивления возрастает в два раза [24, 30].

Снижение температурного состояния дизеля обычно сочетается со снижением температуры топлива, что затрудняет распыливание и смесеобразование, ухудшает условия самовоспламенения, и сгорания рабочей смеси.

Низкие начальные температуры охлаждающей воды и стенок цилиндра приводят к потерям теплоты, это также отрицательно сказывается на пусковых качествах дизеля.

Дизели с малыми размерами цилиндра отличаются, как правило, более трудным пуском, чем дизели с большими размерами цилиндра. С увеличением диаметра цилиндра уменьшается относительная поверхность охлаждения цилиндра. В пусковой период это обстоятельство приводит к заметному снижению тепловых потерь, что вызывает облегчение и ускорение пуска. Кроме того, с увеличением диаметра уменьшаются удельные потери от утечки газа. Это приводит к относительному повышению давления и температуры в конце сжатия, что также облегчает пуск и обеспечивает возможность пуска при меньшей скорости вращения вала.

В зависимости от конструктивных особенностей, места установки и условий использования можно применить один из следующих способов облегчения пуска холодного дизеля: 1) подогрев холодного дизеля от вспомогательного двигателя;

2) подогрев холодного дизеля при помощи пара или заполнения зарубашечного пространства горячей водой; 3) подогрев периодической работой вхолостую; 4) подогрев воздуха на впуске; 5) подогрев периодическим проворачиванием дизеля электромотором; 6) подогрев смазочного масла;7) подогрев топлива.

Кроме того, для обеспечения пуска дизелей используются различные средства [88]. К ним относятся повышение степени сжатия, соответствующий выбор камеры сгорания, установка свечей накаливания. Предусматривают увеличенную пусковую подачу топлива, превышающую до 1,5-2 раз цикловую подачу на номинальном режиме и т.д.

Непосредственным результатом воздействия тепловых потоков к стенкам цилиндра в начальный период работы дизеля является изменение температуры деталей, разности температур и температурных напряжений.

Трущаяся пара поршень-втулка работает весьма в неблагоприятных условиях вследствие наличия высоких неравномерно распределенных температур и трудности обеспечения смазки.

Поршень и втулка неравномерно нагреты по высоте; кроме того, во время прогрева интенсивность нарастания температуры в различных поясах по высоте различна.

Способность дизеля развивать в кратчайшее время полную мощность при обеспечении надежности его работы зависит от возможности в период прогрева обеспечить нормальные условия смазки и охлаждения, в особенности поршня.

Условия смазки становятся особенно тяжелыми во время прогрева после пуска холодного дизеля. При низких температурах возрастает вязкость смазочного масла, затрудняется его транспортировка по масляной системе и подача к смазываемым поверхностям.

Вероятность нарушения целостности масляного слоя при длительной работе трущихся поверхностей в условиях полужидкостного или сухого трения вызывает опасность перегрева подшипников, поршня и других деталей. Масло в действительности прогревается значительно медленнее, чем стенки цилиндра и охлаждающая вода. Например, при нагружении дизеля 9ДМ [88] сразу же после пуска на полную мощность стабилизация температуры воды наступает через 5-10 мин., в то время как температура масла продолжает возрастать через час после пуска.

Возможность надежной работы дизеля на полной мощности обеспечивается такой минимальной температурой масла, которая гарантирует поступление смазочного масла к наиболее удаленным и труднодоступным деталям в достаточном количестве.

Чем меньше меняется вязкость с изменением температуры, тем меньше вязкость масла при низких температурах и тем выше эксплуатационные качества масла, так как его свойства остаются более стабильными с изменением температуры и, следовательно, обеспечивается возможность сокращения времени прогрева. Повышение температуры смазочного масла до 25-30 оС оказывается достаточным, чтобы обеспечить нормальные условия смазки.

Вязкость масла зависит не только от температуры, но и от давления. Так как давление в подшипниках дизеля достигает 24,5-49 МПа и более, то рабочая вязкость смазочного масла при данной температуре значительно выше, чем при атмосферном давлении.

С повышением нагрузки и частоты вращения возрастают рабочие давления, что, во-первых, повышает рабочую вязкость масла, во-вторых, затрудняет перетекание между трущимися поверхностями, увеличивает вероятность появления полусухого и сухого трения со всеми вытекающими отсюда последствиями. Потому при одной и той же температуре масла безопасно работать на малой нагрузке, и появляется опасность задиров поршней и расплавления подшипников на полной нагрузке. Очевидно, что вязкость масла и его температура являются основными показателями, определяющими продолжительность прогрева дизеля и возможность нагружения его на полную мощность.

Таким образом, для улучшения эксплуатационных свойств дизеля очень важно выбрать правильный период его работы с момента завершения пуска до принятия полной нагрузки. Поэтому продолжительность прогрева является важнейшим критерием маневренности судовых дизелей и энергетической установки, характеризующим способность их в кратчайшее время после пуска развить полную мощность, а, следовательно, и полную скорость судна при обеспечении безопасной и надежной работы деталей, узлов и систем дизеля. Напряжения в деталях ЦПГ и КШМ растут с увеличением скорости смены режима и становятся наибольшим и при пуске холодного дизеля, резком выведении его на полную нагрузку. В этих условиях элементы конструкции подвергаются деформации и интенсивному изнашиванию, меняются зазоры и натяги в сопрягаемых деталях. В деталях, испытывающих действие высоких температур, развиваются термоусталостные явления, приводящие к образованию трещин.

Наряду с режимом прогрева не менее опасен и переходной режим резкого снижения нагрузки и, особенно при аварийной остановке дизеля, до этого работавшего в режиме полного хода с температурой охлаждащей воды 95-98 0С, в нем, как и при прогреве, появляются высокие тепловые напряжения вследствие неравномерного остывания деталей ЦПГ. Наибольшие напряжения наблюдаются в первый период остановки дизеля, так как именно для этого периода характерна наибольшая скорость падения температуры нагретых поверхностей.

Если при этой температуре пускать дизель вторично, то возможны образования отложений на поверхности, омываемой маслом, и появления трещин в связи с возникновением усадочных напряжений. Приведенный пример показывает, что для отдельных конструкций охлаждаемых поршней при резком сбросе нагрузки и последующей остановке дизеля (например, при реверсировании) возможно заметное увеличение температуры в отдельных точках поршня и температурных градиентов. При повторном пуске дизеля это могло бы привести к выходу из строя поршня. Для обеспечения нормальной работы поршневой группы следует придерживаться в таких случаях определенных режимов остановки и охлаждения.

Из работы [14] видно, что температура поршня через две минуты после остановки дизеля поднялась от 493 до 548 К. С момента прекращения подачи масла температура начала повышаться за счет передачи теплоты от наружной поверхности днища поршня и через 14 -15 минут превысила 473 К.

Анализ существующих систем регулирования быстроходных ДВС в работах [21, 53, 74, 77, 148, 212, 213] показывает, что время переходного процесса изменения скорости дизеля не превышает 0,3 – 3с. В системе охлаждения (СО) оно определяется объемом этой системы, ее конструктивным исполнением, способом отвода теплоты от охлаждающей воды и прочего и колеблется от 1 - 2 до 10 мин.

26 Несмотря на взаимосвязь переходных процессов в системах управления мощности и охлаждения, изменения температуры в контуре охлаждения отличаются от изменения скорости вращения коленчатого вала более чем в десять раз.

Таким образом, при изменении нагрузки дизеля тепловой поток, отдаваемый в охлаждающую воду, имеет вид прямоугольного импульса. Эта особенность определяет соответствующие требования к температуре охлаждающей воды в целом и к отдельным ее элементам.

1.1.1. Влияние климатических условий на тепловое состояние дизеля

Мощность дизеля и удельный расход топлива связаны с внешними условиями, к которым относятся температура, барометрическое давление, влажность воздуха. Суда и установленные на них дизели работают как в северных, так и в южных широтах при меняющемся барометрическом давлении и влажности, доходящей до 90 % и более. При этом температура забортной воды колеблется от +4 0С (277 К) в северных широтах до +400С (313 К) в тропиках. Изменение метеорологических условий в определенной степени отражается на работе дизеля – влияет на его мощность и экономичность.

«Садыков Артур Мунавирович Методы и алгоритмы поиска и оценки вариантов размещения технических объектов на городских территориях Специальность: 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (технические системы) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный. »

«КОРЖОВ ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАМИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА Специальность: 05.14.02 – «Электрические станции и электроэнергетические системы» диссертация на соискание ученой степени кандидата. »

«Чижма Сергей Николаевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И СОСТАВЛЯЮЩИХ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ТЯГОВОЙ НАГРУЗКОЙ Специальность 05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системы ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант: Черемисин Василий Титович, доктор технических наук, профессор ОМСК 2014 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. »

«Зайцев Павел Александрович Средства температурного контроля для современных ЯЭУ Специальность – 05.14.03«Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный. »

«ПЕТРОВ ИЛИЯН ИВАНОВ Эволюция структур мировых и европейских энергетических рынков и перспективы развития газотранспортных сетей в Юго-Восточной Европе с участием Болгарии и России Специальность 08.00.14 „Мировая экономика Диссертация на. »

«УДК 621.039.5 СТАРКОВ Владимир Александрович НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА СМ Специальность: 05.14.03. Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант: доктор технических наук, профессор Калыгин Владимир Валентинович. »

«ТАВАРОВ САИДЖОН ШИРАЛИЕВИЧ ЗАЩИТА ЛИНЕЙНОГО ПЕРСОНАЛА, ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 500 кВ В РЕСПУБЛИКЕ ТАДЖИКИСТАН Специальность 05.26.01 – «Охрана труда (электроэнергетика)» ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель –. »

«04.2.01 0 6 0 3 1 4 БОЛДЫРЕВ ИЛЬЯ АНАТОЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АБСОРБЦИИ 05.11.16 Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Желбаков И. Н. Москва, 2010 СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Анализ. »

«Заименко Александр Андреевич УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ РЕГИОНАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ОСНОВЕСИСТЕМНОГОПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Специальность 05.14.01 «Энергетические системы и комплексы» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гнатюк Виктор Иванович Красноярск–2015 Содержание Содержание 1. Современное состояние регионального электроэнергетического комплекса ООО. »

«Валеев Рустам Галимянович ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В ПРИ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ Специальность 05.26.01 «Охрана труда (электроэнергетика)» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор. »

«ГАМИДОВ Санан Салех оглы ВНЕШНЯЯ ПОЛИТИКА СОВРЕМЕННОГО АЗЕРБАЙДЖАНА: ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ Диссертация на соискание ученой степени кандидата политических наук по специальности 23.00.04 Политические проблемы международных отношений, глобального и регионального развития.Научный руководитель: доктор политических наук, профессор Р.Х. Усманов Астрахань – 20 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. ГЛАВА I. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ. »

«Марьяндышев Павел Андреевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНОГО БИОТОПЛИВА Специальность 05.14.04 «Промышленная теплоэнергетика» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д.т.н, профессор. »

«Чан Ньен Аунг Тан ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ МЬЯНМЫ Специальность: 05.14.08– Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК Научный руководитель Кандидат технических. »

«БЕРБЕРОВА МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИСКА ДЛЯ ВТОРЫХ ОЧЕРЕДЕЙ СМОЛЕНСКОЙ И КУРСКОЙ АЭС Специальность 05.14.03 Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Р.Т. Исламов Москва 2015 Содержание Введение. »

«Жуйков Андрей Владимирович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТУПЕНЧАТОГО ВИХРЕВОГО СЖИГАНИЯ КАНСКО-АЧИНСКИХ УГЛЕЙ Специальность 05.14.04 – Промышленная теплоэнергетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, А.И. Матюшенко Красноярск – 2014 Оглавление. »

«Соломахо Ксения Львовна ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОБЪЕМОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЫТОВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Специальность 05.09.03 – “Электротехнические комплексы и системы” Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор. »

«Варков Артем Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯЦИОННЫМ ПРОМЫШЛЕННЫМ РОБОТОМ НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА ДВИЖЕНИЯ Специальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы» ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор. »

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Материалы: http://konf.x-pdf.ru/18energetika/152978-1-metodi-sredstva-avtomaticheskogo-regulirovaniya-teplovogo-sostoyaniya-sudovih-dvs.php

2 ≫

Детали цилиндропоршневой группы (поршень, втулка, крышка) при работе дизеля находятся под воздействием переменного по времени поля температур. В точке Z цикла температура достигает 1500 — 2000 °С. Воздействие высоких температур определяет тепловую “нагрузку” цилиндра.

Под тепловой нагрузкой имеется в виду количество тепла, передаваемого от газов к охлаждающей среде. Тепловая нагрузка определяется долей тепла Q_охл в уравнении теплового баланса:

В качестве параметра тепловой нагрузки обычно используется величина удельного теплового потока:

α₁ — коэффициент теплоотдачи от газов к стенке цилиндра;

α₂ — коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей среде;

λ — коэффициент теплопроводности материала стенок цилиндра;

δ — толщина стенок цилиндра;

Тепловая нагрузка цилиндра определяет его тепловую напряженность, которая в большинстве случаев является главной причиной аварийных износов и разрушений деталей ЦПГ, особенно у высокофорсированных двигателей.

Под тепловой напряженностью имеется в виду абсолютная температура на поверхности стенок цилиндропоршневой группы (Т_ст1, Т_ст2), а также температурные напряжения из-за неравномерности температуры в различных точках деталей цилиндра. Связь между тепловой нагрузкой и температурой на поверхности деталей устанавливается уравнениями теплоотдачи и теплопроводности:

На установившемся режиме работы двигателя температура в каждой точке поверхности ЦПГ и в толще металла сохраняется практически постоянной, несмотря на циклические изменения температуры газов в цилиндре за цикл и соответственно изменение величины q_охд — это объясняется большой тепловой инерционностью металла, благодаря чему температура деталей не следует за изменением температуры газов в цилиндре. Небольшие колебания температуры наблюдаются лишь на самой поверхности стенок камеры сгорания.

Очевидно, что температура в каждой точке ЦПГ определяется положением этой точки в цилиндре, особенностями конкретного двигателя и режимом его работы. Допустимый уровень температуры в каждой точке зависит от условий работы деталей. К примеру, при работе пары трения: кольцо-цилиндровая втулка, — максимально допустимая температура определяется условиями смазки. Там, где нет пары трения, могут быть допущены большие температуры.

Рассмотрим возможные последствия превышения допустимых уровней тепловой напряженности в деталях цилиндропоршневой группы.

1. Максимальная температура на поверхности стенок камеры сгорания достигла таких значений, когда возможна пластическая деформация металла. В совокупности с высоким давлением в цилиндре это привело бы в худшем случае к разрушению двигателя; в лучшем случае высокая температура приводит к “выгоранию” металла в наиболее нагретых местах.

2. Максимальная температура на поверхности стенок ЦПГ не достигла уровня, при ко-тором возможна пластическая деформация или выгорание металла, однако высокие градиенты температур (большая температура у поверхности соприкосновения с газами и низкая — со стороны охлаждения) могут привести к недопустимым тепловым напряжениям. Более нагретые частицы металла у газовой поверхности расширяются и испытывают сжимающие усилия из-за влияния остальной массы металла. Напротив, частицы металла со стороны охлаждения нагружены растягивающими усилиями. Превышение предела прочности металла при термических напряжениях приводит к трещинам материала стенок и выходу цилиндра из строя.

3. При частых изменениях температурного режима ЦПГ, связанных с маневрами, изменением условий плавания, у высоконагруженных в тепловом отношении двигателей возникает явление “термической усталости”. Термическая усталость определяется накоплением циклов теплосмен и тепловых напряжений. Схематично это явление можно представить следующим образом: при высокой температуре деталей ЦПГ возможна пластическая деформация в поверхностном слое из-за напряжений сжатия; при последующем быстром охлаждении стенки в этом слое появляются растягивающие усилия (материал не успевает “избавиться” от пластической деформации), которые при превышении предела прочности приводят к поверхностным трещинам.

4. Температура на поверхности втулки в районе действия поршневых колец имеет величину, при которой невозможно создание прочной масляной пленки — масло теряет смазывающие свойства, стекает вниз, окисляется. Это приводит к повышению коэффициента трения и еще большему росту температуры из-за трения, износу колец и втулки, “задирам” поршней и выходу двигателя из строя.

5. Деформация втулки из-за неравномерного нагрева по высоте и по окружности приводит к нарушению ее геометрии, расцентровке, выбиранию зазора между поршнем и втулкой в некоторых местах, как следствие — к нарушению смазки, аварийным износам и задирам. Аналогичные явления могут происходить при неравномерном нагреве поршня. Такие аварии характерны для двигателей с контурными системами газообмена, имеющими асиметричный нагрев по окружности втулки, особенно в районе выпускных окон.

6. Повышенная температура поверхности поршня со стороны охлаждения может привести к интенсивному коксообразованию, нарушению режима охлаждения, перегреву и авариям поршня. Такие явления наблюдаются при масляном охлаждении поршней, когда двигатель останавливается с полной нагрузки.

Надежность работы двигателя снижается при повышении температурного уровня других деталей — распылителя форсунки, выпускных клапанов, перемычек между окнами, т.д.

Наиболее объективные данные о тепловом состоянии двигателя в процессе эксплуатации могут быть получены при непосредственных замерах температуры и температурных напряжений в характерных точках. Эти данные обычно получают, преодолевая значительные трудности, в процессе специальных испытаний двигателя на стенде. До последнего времени на серийно выпускаемых двигателях аппаратура для непосредственного замера теплового состояния ЦПГ не устанавливалась.

В настоящее время на некоторых двигателях устанавливаются датчики температуры. Обычно температура измеряется у поверхности втулки цилиндра с газовой стороны на уровне 1-го компрессионного кольца при нахождении поршня в ВМТ. В Новороссийском высшем инженерном морском училище была создана в 80-е годы аппаратура контроля температуры поршня бесконтактным способом. Такие системы контроля позволяют своевременно обнаружить тепловую перегрузку цилиндров.

Обычно температуры в характерных точках деталей ЦПГ судовых малооборотных двигателей не превышают величин:

— головка поршня (масляное охлаждение) — 450-550 °С;

— головка поршня (водяное охлаждение) — 400-500 °С;

— температура поршня в районе 1-го поршневого кольца — 160-180 °С;

— температура втулки в районе камеры сгорания — 180-200 °С;

— температура втулки в районе 1-го поршневого кольца, когда поршень находится в ВМТ — 140-160 °С;

— днище крышки цилиндра — 300-400 °С;

— выпускные клапаны — 600-700 °С.

Ввиду исключительной трудности непосредственных замеров тепловых напряжений в деталях ЦПГ, для их оценки используется косвенный показатель — градиент температур dt/dx, показывающий изменение температуры в деталях по толще металла. Обычно градиент температур у судовых двигателей не превышает значений: dt/dx ≈ 4-5 °С/мм.

Приведенные значения температур и температурных градиентов близки к предельно допустимым. В отличие от запаса механической прочности, запас по тепловому состоянию цилиндров невелик и при дальнейшей форсировке дизелей продолжает уменьшаться. Вот почему основным фактором, ограничивающим цилиндровую мощность, является тепловая напряженность.

При отсутствии системы непосредственных замеров температуры тепловое состояние ЦПГ оценивается косвенно по показателям: положению топливной рейки (Т.Р.), температуре уходящих газов по цилиндрам, температуре охлаждющей воды и масла, перепаду температур в системах охлаждения, температуре воздуха, среднему индикаторному давлению, частоте вращения коленчатого и т.д. Такая оценка не гарантирует своевременного обнаружения тепловых перегрузок. Она требует комплексного анализа параметров работы двигателя, что предполагает наличие известного опыта и глубокого понимания взаимосвязи объективных показателей работы двигателя. Без такого анализа можно придти к неправильным выводам.

Так, повышение температуры уходящих газов еще не говорит о повышении температуры стенок цилиндра. Это явление может произойти при T.P. = const и недостаточном угле опережения впрыска топлива или же при ухудшении распыливания топлива и перераспределении тепла между Q_i и Q_газ при Q_охл = const. Если выпускные трубопроводы сгруппированы по 3 (в импульсной системе ГТН), то показания термометра температуры уходящих газов на среднем цилиндре будет на 40-50 °С выше, чем на крайних цилиндрах. Это, однако, не говорит о повышенной тепловой нагрузке цилиндра — на показания термометра оказывает влияние выпуск из соседних цилиндров.

Последствия тепловой перегрузки можно обнаружить при вскрытии цилиндра по наличию выгорания металла, цветам побежалости и следом ударения факела в головку поршня, повышенным износам втулки, поршневых колец и поршня, ’’залеганию” или поломке поршневых колец.

Материалы: http://sea-man.org/teplovaya-napryazhennost-sudovyh-dizeley.html

3 ≫

Статья посвящена проблеме обеспечения оптимального охлаждения судовых дизелей , которое обеспечивает требуемые экономические, ресурсные и экологические показатели их работы на различных эксплуатационных режимах. Проведенные исследования показывают, что для современных дизелей с высоким уровнем форсированности необходимо осуществлять автоматическое регулирование температуры охлаждающей жидкости, давления в контуре охлаждения и физико-химических свойств охлаждающей жидкости. Приведены функциональные и структурные схемы систем автоматического регулирования охлаждения дизеля. Сформулированы основные принципы регулирования охлаждения судовых дизелей . Оптимальное тепловое состояние обеспечивается связанным регулированием параметров охлаждения и наддува. Отмечается, что системы автоматического регулирования должны базироваться на современных датчиках параметров и свойств охлаждающей жидкости, программируемых микропроцессорных блоках управления и исполнительных устройствах с электромагнитным управлением. Актуальной задачей является разработка управляющих программ для систем регулирования охлаждения.

The article is devoted to the problem of ensuring of optimal cooling for ship’s diesel engines , which is necessary for required economical, ecological and resources indexes of engine’s function on different exploitation regimes. Investigations, which were conducted, showed that for modern diesel engines with high level of forces automatic regulation of temperature of cooling liquid, pressure in cooling system and properties of cooling liquid is necessary. In the article function and structure schemes of system of automatic regulation of diesel engines’ cooling are demonstrated. Maine principles of cooling regulation are formulated in the article. Optimal heat conduction of diesel engines is ensured by connected regulation of parameters of cooling system and supercharge system. Systems of the automatic regulation must be based on modern sensitive elements for fixing temperature, pressure and properties of cooling liquid, microprocessor block of management with management program and executive mechanism with electromagnetic management. Creation of management program for regulation cooling system is a actual scientific problem.

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ^ЩКШ/^^Ш

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ, СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА

УДК 629.113 О. К. Безюков,

д-р техн. наук, проф.;

д-р техн. наук, доц.;

канд. техн. наук, доц.

СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

CONTEMPORARY CONCEPTION OF REGULATION IN COOLING SYSTEM OF SHIP'S DIESEL ENGINES

Статья посвящена проблеме обеспечения оптимального охлаждения судовых дизелей, которое обеспечивает требуемые экономические, ресурсные и экологические показатели их работы на различных эксплуатационных режимах. Проведенные исследования показывают, что для современных дизелей с высоким уровнем форсированности необходимо осуществлять автоматическое регулирование температуры охлаждающей жидкости, давления в контуре охлаждения и физико-химических свойств охлаждающей жидкости. Приведены функциональные и структурные схемы систем автоматического регулирования охлаждения дизеля. Сформулированы основные принципы регулирования охлаждения судовых дизелей. Оптимальное тепловое состояние обеспечивается связанным регулированием параметров охлаждения и наддува. Отмечается, что системы автоматического регулирования должны базироваться на современных датчиках параметров и свойств охлаждающей жидкости, программируемых микропроцессорных блоках управления и исполнительных устройствах с электромагнитным управлением. Актуальной задачей является разработка управляющих программ для систем регулирования охлаждения.

The article is devoted to the problem of ensuring of optimal cooling for ship's diesel engines, which is necessary for required economical, ecological and resources indexes of engine's function on different exploitation regimes. Investigations, which were conducted, showed that for modern diesel engines with high level of forces automatic regulation of temperature of cooling liquid, pressure in cooling system and properties of cooling liquid is necessary. In the article function and structure schemes of system of automatic regulation of diesel engines' cooling are demonstrated. Maine principles of cooling regulation are formulated in the article. Optimal heat conduction of diesel engines is ensured by connected regulation of parameters of cooling system and supercharge system. Systems of the automatic regulation must be based on modern sensitive elements for fixing temperature, pressure and properties of cooling liquid, microprocessor block of management with management program and executive mechanism with electromagnetic management. Creation of management program for regulation cooling system is a actual scientific problem.

ПЕПЛОВОЕ состояние судового дизеля, обеспечиваемое эффективной работой системы охлаждения, оказывает определяющее влияние на его технико-экономические показатели, такие как надежность, топливная экономичность и экологическая безопасность [1] -[4]. Важнейшее значение имеет тепловое состояние деталей цилиндропоршневой группы, которое

Ключевые слова: судовые дизели, параметры охлаждения, автоматическое регулирование, качество регулирования, функциональные и структурные схемы, принципы регулирования охлаждения.

Key words: ship's diesel engines, parameters of cooling, automatic regulation, quality of regulation, function and structure schemes, principles of cooling regulation.

. ЕОв ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ХиуЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

определяет качество протекания рабочего цикла, условия смазывания этих деталей, величину механических потерь, расход масла на угар и интенсивность изнашивания в сопряжении втулка цилиндра - поршневой комплект, скорость газовой коррозии и ресурс выпускных клапанов, вероятность образования трещин в крышках и втулках цилиндров, днищах поршней, интенсивность эрозионно-коррозионных разрушений омываемых охлаждающей жидкостью поверхностей втулок и блоков цилиндров и накипеобразования в рубашке охлаждения.

Дизели, эксплуатируемые в составе судовых энергетических установок (СЭУ) судов, значительную часть времени работают на неустановившихся и переменных режимах. Наиболее характерными являются переходные режимы, связанные с многочисленными реверсами и маневрированием, для двигателей судов, работающих в ледовых условиях, судов внутреннего плавания при прохождении сложных участков, гидроузлов и каналов, а также судов портового флота [5]. Во время неустановившихся режимов работы и переходных процессов температура наиболее те-плонагруженных деталей цилиндропоршневой группы претерпевает значительные изменения, а температура охлаждающей жидкости остается при этом практически неизменной. Имеет место так называемая тепловая инерционность. Рабочие процессы при неустановившихся и переходных режимах протекают при температуре стенок камеры сгорания, существенно отличающейся от значений, характерных для установившегося режима номинальной мощности, который является расчетным. При резких изменениях режимов работы дизеля локальная температура его деталей может превышать температуру, характерную для режима номинальной мощности. Неустановившееся температурное состояние деталей сопровождается ростом разности температур на их поверхностях и увеличением температурных напряжений. Данная проблема особенно актуальна для современных и перспективных судовых дизелей, имеющих высокий уровень форсированности [6], в которых тепловые нагрузки и температурные напряжения становятся сопоставимыми с механическими, во многих случаях лимитируя надежность двигателей.

Для решения указанной проблемы необходимо обеспечить оптимальный температурный уровень судового дизеля не только на установившихся режимах работы, но и на переходных, неустановившихся режимах. Оптимальным следует считать такой температурный уровень, при котором материалы деталей сохраняют свои прочностные свойства, моторные масла сохраняют высокую смазывающую и несущую способность, а потери теплоты через систему охлаждения минимальны. На работе двигателя отрицательно сказывается как недостаточное, так и излишнее охлаждение. Перегрев двигателя вызывает ухудшение наполнения цилиндров воздушным зарядом, неполное сгорание топлива и его повышенный расход, нарушение условий жидкостного трения, возникновение повышенных износов и задиров трущихся поверхностей в узлах трения, повышенный расход масла на угар, снижение прочностных свойств материалов и появление термоусталостных разрушений. Переохлаждение двигателя приводит к чрезмерному повышению вязкости масла и, соответственно, к возрастанию механических потерь, снижению эффективного КПД двигателя, а также к ухудшению смесеобразования и воспламенения, переносу процесса сгорания на линию расширения и повышенным расходам топлива. Жидкостные системы охлаждения призваны обеспечивать надежную работу двигателей в течение продолжительного времени при максимальной температуре рабочего цикла, достигающей в современных двигателях 1700 - 2700 °С.

Конструкция систем охлаждения и их отдельных элементов должна обеспечивать возмож-« ность гибкого регулирования теплоотвода и минимальные затраты энергии, необходимые для

циркуляции теплоносителя. Очевидно, что для современных и перспективных судовых дизелей, о^^^ к которым предъявляются достаточно высокие требования как по экономическим, так и по ресурсным показателям, обеспечение оптимального температурного уровня возможно лишь путем качественного автоматического регулирования теплонапряженного состояний двигателя и режимов охлаждения [7].

Влияние факторов, оказывающих влияние на теплонапряженное состояние дизеля, может быть представлено в виде схемы, приведенной на рис. 1. Для современного уровня двигателе-строения наиболее рациональным и целесообразным является совершенствование системы авто-

матического регулирования теплового состояния дизеля (САРТ) за счет воздействия на режимы охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Функционирование систем охлаждения судовых дизелей целесообразно характеризовать двумя группами показателей: режимными, такими как температура охлаждающей жидкости, ее расход, перепад температур в контурах охлаждения, давление в системе охлаждения, и водно-химическими, характеризующими физические и химические свойства охлаждающей жидкости [8]. Влияние физико-химических и теплофизических свойств охлаждающих жидкостей на ресурсные, экономические и экологические показатели работы дизелей является крайне важным фактором [9], [10]. В связи с этим современная концепция регулирования охлаждения должна предусматривать как автоматическое регулирование режимных показателей, так и регулирование водно-химических параметров охлаждения.

Рис. 1. Факторы, определяющие температурное и теплонапряженное состояние дизеля: 9 - угол опережения впрыскивания топлива; H2 - водород в виде присадки; а - коэффициент избытка воздуха Условные обозначения: РОГ - «холодная» рециркуляция ОГ; ОГ - отработавшие газы; СУТ - система утилизации теплоты; АБХМ - абсорбционная холодильная машина; САРТ - система автоматического регулирования теплового состояния ДВС: СО - система охлаждения; СС - система смазки; СН - система наддува; САОД - система аварийной остановки дизеля; РИТР - релейно-импульсный терморегулятор; ТРГЭН - терморегулятор с электронагревателем; ТРГТМ - терморегулятор с термоэлектрическим модулем

Преимущества, которые могут быть получены от внедрения систем автоматического регулирования охлаждения в судовых дизельных установках, сводятся к следующему.

1. Обслуживающий персонал освобождается от непосредственного наблюдения за режимными и водно-химическими параметрами в системах дизеля и от труда, связанного с ручным управлением.

. рана ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ХиуЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

2. Автоматизированное управление способно обеспечить работу судового дизеля при оптимальных (квазиоптимальных) параметрах охлаждения.

Таким образом, проблемами автоматического регулирования температурного состояния ДВС являются задачи повышения точности и качества процесса регулирования. При этом следует отметить, что при синтезе систем требуется добиться не просто заданных показателей качества, таких как точность, запас устойчивости, быстродействие, приемлемый характер переходных процессов и др., но и соответствия параметров охлаждения режиму работы двигателя.

Синтез структуры управляющего устройства следует выполнять в два этапа. На первом этапе определяется оптимальный алгоритм регулирования, на втором - осуществляется его техническая реализация. Эти системы будут отличаться от оптимальной, т. е. будут близкими к оптимальной или квазиоптимальной. При этом, отказавшись от построения «идеальной» оптимальной системы и поставив более скромную задачу - осуществить только квазиоптимальное регулирование, можно значительно упростить техническое выполнение системы.

Вопрос о количественной оценке близости квазиоптимальной системы соответствующей ей «идеальной» является нелегким, недостаточно разработанным теоретически. Практически такая оценка может быть проведена путем сравнения показателей выполненной реальной системы с показателями, полученными при расчете математической модели. Однако при этом неизбежно приходится сталкиваться с вопросом о том, какова количественная оценка близости математической модели и реальной системы. В общем случае система регулирования охлаждения дизеля состоит из программатора-задатчика (П) 1, вырабатывающего задающее воздействие (программу, программное движение); регулятора (Р) 2 и объекта управления (ОУ) 3 - рис. 2.

Рис. 2. Функциональная схема системы регулирования: 1 - программатор; 2 - терморегулятор; 3 - объект управления

На схеме символ И обозначает совокупность внешней информации, которая поступает на программатор. Задача синтеза оптимальной системы состоит в том, чтобы для заданного объекта синтезировать регулятор и программатор, которые, в определенном смысле, наилучшим образом решают поставленную задачу регулирования. Математически эти задачи могут быть сформулированы единообразно и решаться одними и теми же методами, но в то же время они имеют специ-™ фические особенности, которые делают целесообразным на определенном этапе их раздельное

Ё? рассмотрение. Эти особенности обуславливаются тем, что решение первой задачи связано, как правило, с определением программного регулирования, а решение второй - с определением регулирования с обратной связью. Таким образом, программное регулирование - это управление в виде функции от времени, а регулирование с обратной связью - регулирование в виде функции от фазовых координат.

Системы с оптимальным программатором являются оптимальными по режиму регулирования, а системы с оптимальным терморегулятором (ТРГ) - оптимальными по переходному режиму. В случае использования программатора и ТРГ получим систему автоматического регулирования.

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ШЧГ^.

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

Так как программное движение в САРТ дизеля задается, требуется определить наилучший ТРГ, в результате чего получим оптимальную систему автоматического регулирования.

Систему автоматического регулирования температурного состояния дизеля можно структурно рассматривать как одноконтурную, приведенную на рис. 3 в виде условных изображений звеньев и связей между ними [11]. В общем виде система состоит из двух укрупненных структурных звеньев: объекта и регулятора. На рис. 3 линиями обозначены связи между звеньями и отмечено кружком местоположение регулирующего органа (РО). Объект с регулятором определяет главную обратную связь. Видно, что система автоматического регулирования температуры является замкнутой системой звеньев направленного действия.

Рис. 3. Структурная схема системы автоматического регулирования температурного состояния судового дизеля

Объект характеризуется координатами: температурой входа Твх, температурой выхода Твых(Тр) и координатой нагрузки X, которая служит второй входной координатой в дизеле. Регулятор характеризуется температурой входа Трвх, температурой выхода Трвых и температурой задания Тзд. На линиях связи указывают передаточные коэффициенты связей Кс1, Кс2, Кс3.

С помощью специальных настроечных органов задания, которыми оборудуются терморегуляторы, можно установить то или иное значение температуры задания Тзд. В соответствии с этим параметром определиться и значение регулируемого параметра, которое будет поддерживаться ТРГ. При помощи возмущающего воздействия X объект меняет заданный режим. Возмущающими воздействиями принято называть воздействия, стремящиеся нарушить требуемую функциональную связь между задающим воздействием и регулируемой температурой. При этом под задающим воздействием понимается воздействие на систему, определяющее необходимый закон изменения регулируемой температуры. Действие ТРГ на объект, в результате которого последний возвращается в равновесный режим при обеспечении необходимого значения параметра, назовем регулирующим воздействием ц. ТРГ осуществляет воздействие на дизель через РО, который преобразует изменение получаемой на выходе из ТРГ температуры воды, поступающей на вход в дизель. Требования к точности поддержания регулируемой температуры в статике и динамике допускают здесь применение простейших конструкций статических ТРГ и регулирование только по отклонению регулируемой температуры. ТРГ, а также дизель с его системой охлаждения являются составными частями системы регулирования температуры охлаждающей воды. Отклонение

регулируемой температуры охлаждающей воды от заданного значения зависит, с одной стороны, ы

от свойств, ТРГ а с другой - от свойств самого дизеля с его системой охлаждения. К

Таким образом, операция регулирования температуры дизеля включает пять основных этапов:

- измерение регулируемой температуры;

- сравнение измеренной величины со значением, заданным уставкой;

- обработку этой разности (ошибки) в ТРГ;

- переработку управляющего сигнала в регулирующее воздействие;

- возвращение регулируемой температуры к заданному значению под влиянием регулирующего воздействия.

В существующих системах автоматического регулирования температурного состояния ДВС на всех режимах работы дизеля алгоритм функционирования содержит предписание о поддержании постоянного значения регулируемой температуры охлаждающей жидкости, которая является системой стабилизации. Используя в этой работе кроме системы стабилизации, электрические элементы в исполнительно регулирующем устройстве ТРГ, предполагается создать систему программного регулирования, которая содержит алгоритм функционирования САРТ, т. е. предписание об изменении регулируемой температуры в соответствии с заранее заданной функцией. Необходимое изменение регулируемой температуры по нагрузке дизеля обеспечивается в этой системе по строго определенной программе. На вход объекта поступает регулирующее (управляющее) воздействие ц от ТРГ Если таких воздействий несколько: ц1, ц2, . цг, то их можно объединить в вектор ц с координатами ц. (у = 1, . г): ц = (ц1, . цг).

На вход ТРГ подается задающее воздействие Т представляющее собой инструкцию о том, какой должна быть выходная температура (регулируемая температура) Твых(Тр) охлаждающей жидкости. Эта инструкция должна конкретизировать цель регулирования. Инструкция может представлять собой коллекцию из п величин Т1, . Т' которые будем считать координатами вектора Т': Т (Т1, . ТП). Например, можно принять, чтобы в идеальном случае удовлетворялись условия Т. = Т * (/ = 1, . п), где Т * - заданные функции времени.

Отклонение величины выходной (регулируемой) температуры Т>ых(Тр) от установленных значений может произойти ввиду следующих причин:

- неправильное, неточное или запоздалое использование ТРГ содержащейся в нем или приходящей к нему информации о характеристиках объекта и о цели регулирования, этот недостаток, в принципе, может быть исправлен усовершенствованием закона действия (алгоритма) ТРГ.

- ограничение ресурсов регулирования, т. е. невозможность по тем или иным причинам подавать на объект такие регулирующие воздействия ц, которые могут обеспечить требуемое поведение ц объекта. (В условиях эксплуатации дизелей ресурсы управления всегда ограничены, и это обстоятельство необходимо учитывать).

- некоторое заранее непредвиденное и не контролируемое возмущающее воздействие X, влияющее на его выходную величину, например, резкое изменение температуры охлаждающей забортной воды, поступающей на объект. (Если на различные части объекта действуют возмущения Х1, . Х1, будем представлять их в виде вектора X: X = (Х1, . Х1)).

Кроме того, возмущающее воздействие Х1, . Х1 или помехи, воздействующие на управляемый объект, могут вызывать заранее непредвиденное изменение его характеристик. Влияние изменения нагрузки на объект можно рассматривать как частный случай действия помехи.

Предположим, что алгоритм ТРГ обеспечивает успешную работу системы при определенных характеристиках объекта. Однако при изменении возмущающих воздействий работа системы может ухудшиться, и величина Твых(Тр) станет значительно отклоняться от номинального значения.

Принцип обратной связи во многих случаях создает возможность удовлетворения требованиям, предъявляемым к величине Т даже при наличии значительной помехи X, действующей на объект. Однако характеристики объектов в судовых дизелях сложны и быстро изменяются в широком диапазоне, поэтому задача регулирования затрудняется. В таких случаях получение информации о помехе X или хотя бы о некоторых составляющих Х1, . Х1 может оказать существенную помощь, улучшив результат регулирования. Пусть помеха измеряется и результат измерения поступает (см. пунктирную линию на рис. 2) в регулирующее устройство, которое может рассчитать и подать такое регулирующее воздействие ц, которое скомпенсирует, нейтрализует влияние помехи X и приведет выходную температуру Т объекта в лучшее соответствие с требованиями. Этот прием назовем компенсацией. Цепь компенсации не является линией обратной связи, так как по ней передается значение входной, а не выходной величины объекта, т. е. система становится комбинированной.

Следует отметить, что область применения принципа компенсации гораздо уже области применения принципа обратной связи. Это объясняется главным образом тем, что на объект дей-

ствует большое количество различных помех . Значительная часть этих помех вообще не поддается измерению и поэтому не может быть скомпенсирована с помощью цепи, обозначенной пунктирной линией на рис. 2. Даже если бы и существовала принципиальная возможность измерения множества помех А то расчет нейтрализующего их воздействия ц был бы чрезмерно сложным. Поэтому регулирующее устройство оказалось бы слишком громоздким, а результаты работы системы могли бы все-таки быть недостаточно успешными, так как не все помехи можно измерить. Между тем принцип обратной связи позволяет измерять только лишь отклонение регулируемой температуры T от требований и формировать регулирующее воздействие ц, которое приближает Т к требуемому значению. Очевидно, что принцип обратной связи гораздо более универсален и, вообще говоря, приводит к более простым методам регулирования, чем принцип компенсации. Однако в случае использования электронных элементов в дизеле измерение возмущающего воздействия при помощи электрических средств осуществляется легко, поэтому метод компенсации или его сочетание с принципом обратной связи оказывается наиболее удачным.

В САРТ дизеля объект задан и его свойства изменять нельзя. Между тем алгоритм регулирующего устройства большей частью вовсе не задан, и его можно выбирать из широкого класса возможных алгоритмов. Задача построения системы сводится, таким образом, к задаче разработки такого регулирующего устройства, которое, в известном смысле, наилучшим образом управляет объектом.

В судовых дизелях к ТРГ обычно предъявляется ряд самостоятельных требований, не имеющих прямого отношения к объекту. Допустим, что, если это потребуется, то ТРГ может быть любым - например, сколько угодно сложным, а также безынерционным. Такое отсутствие ограничений обусловлено обширными возможностями современной вычислительной техники. Кроме того, наложение дополнительных ограничений на регулирующее устройство может резко усложнить задачу нахождения оптимальной системы. Такое усложнение возникает при наличии требования о том, чтобы сложность или надежность либо стоимость регулирующего устройства ц не превышали допустимый уровень.

В число характеристик объекта входят ограничения различного вида. Например, регулирующие воздействия ц1, ц2, . цг, входящие в состав вектора ц (см. рис. 3), не могут иметь любые значения. В частности, они не могут, вследствие физических свойств объекта, или не должны (например, из-за нарушения нормальной работы объекта) превышать некоторые пределы, например, < U , . , |цг | ^ Ur, где Ц, . Ur - заданные константы.

В состав требований, предъявляемых к поведению объекта, входит задание определенной цели регулирования. В любом случае цель регулирования можно рассматривать как достижение некоторой величины G - критерия оптимальности. В зависимости от требований необходим либо максимум, либо минимум величины G. В общем случае критерий оптимальности зависит как от задающего воздействия T так и от выходной величины T . Он может зависеть также от ц и А или от времени t. Пусть для определенности требуется, чтобы величина G была минимальна:

G(Т, T , А, t) = min. (1)

Это условие представляет собой аналитическую формулировку цели регулирования. Отметим, что G является функциональным числом, т. е. зависящим от вида функций регулируемой температуры Тр , регулирующих воздействий ц и помех А от времени t. Например, в частном д

случае G имеет вид _3

G = М\ [ Тр( t)- Т (t)] dt, (2)

где N - фиксированная величина.

Из формулы (1) видно, что величина G зависит от вида функций Тр(^) и Тзад (^) на интервале 0 < ^ < N. Из этой формулы для G можно определить не только возможное минимальное значение G . , но и оценить ухудшение работы системы при отклонении ее от номинального значения.

. ЕОв ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ХиуЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

Мерой ухудшения может явиться разность G - Gmm или какая-либо монотонная функция этой разности, обращающаяся в нуль при G = Gmin.

Возможны различные линии классификации по типам критериев G. Так, можно делить критерии оптимальности в зависимости от того, относятся они к переходному или установившемуся процессу в системе. Часто критерием оптимальности в переходном процессе удобно считать время регулирования или величину максимального отклонения температуры процесса от некоторой заданной величины или функции времени. В этом случае требуется, чтобы в оптимальной системе был достигнут минимум максимального отклонения, так называемый минимакс.

Важно отметить, что нельзя ставить задачу исследования одновременного достижения экстремума для двух или нескольких переменных. Действительно, экстремумы у различных функций или функционалов не соответствуют одному и тому же значению совокупности аргументов. Поэтому значений аргументов, соответствующих экстремуму одновременно двух и более функций и функционалов, в общем случае не существует. Можно ставить лишь задачу достижения экстремума одной функции или функционала, но при этом накладывать дополнительные условия в любом количестве об ограничении других функций или функционалов. Сами эти ограничения могут носить сложный характер. Например, можно потребовать такого подбора вектора Т, чтобы функция G1( Т) достигла максимума, но при этом значения других функций G2( Т) и G3( Т) не отклонялись в процентном отношении от своих экстремумов более чем на е2 и е3 соответственно. Вопрос о существовании значения Т, удовлетворяющего этим условиям, может быть решен лишь при рассмотрении конкретной системы.

В настоящее время известно несколько методов синтеза оптимальных по быстродействию систем управления объектами с запаздыванием. Наиболее широко применяют метод, основанный на компенсации временного запаздывания в оптимальных системах по методу Р. Бэсса, изложенный в публикации [12]. Сущность его состоит в том, что для компенсации запаздывания в оптимальных системах при построении функции аргумента управления вводится поправка на период времени т с тем, чтобы регулирующие воздействия системы с запаздыванием и той же системы без запаздывания совпадали. В математической интерпретации это означает, что в фазовом пространстве поверхность регулирования, упреждающая по времени на т поверхность переключения, строится по заданной поверхности переключения той же системы без запаздывания.

К основному недостатку метода компенсации запаздывания следует отнести то, что получаемая оптимальная поверхность переключения в компенсированных системах вблизи начала координат фазового пространства оказывается неоднозначной. При определенных начальных условиях движение в системе становится неоптимальным: увеличивается число интервалов переключения, возрастает время переходного процесса. При этом отклонение фазовой траектории от оптимальной может быть существенным и различным, но оценить его заранее сложно. Избавиться от этого недостатка можно лишь с помощью использования при синтезе специальных подходов. При построении оптимального управляющего устройства, в основу которого положен метод компенсации временного запаздывания, для образования упрежденных на время т фазовых координат применяется модель объекта регулирования. Воспроизводя оптимальную линию переключения аналогичной системы без запаздывания, удается получить оптимальные по быстродействию пере-« ходные процессы в нейтральной системе с транспортным запаздыванием.

Качество регулирования теплового состояния дизеля может быть повышено путем увеличения входных сигналов. Функциональные схемы автоматического регулирования теплового состояния в традиционной двухконтурной системе охлаждения приведены на рис. 4. Наиболее типичной является одномерная схема регулирования (см. рис. 4 а), в которой объектом регулирования является температура охлаждающей жидкости. Однако более предпочтительны многомерные системы регулирования (см. рис. 4 б), в которых выходными параметрами являются значения температуры высоконагретой детали Тдет, охлаждающей жидкости Тж и моторного масла Тм. Число регулирующих воздействий ^ в таких системах должно быть не менее количества регулируемых

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^

системой температур. Поддержание оптимального теплового состояния двигателя может быть обеспечено, если регулирование температуры охлаждающей жидкости Тж дополнить регулированием температуры высоконагретой детали Тдет. В этом случае должно осуществляться два регулирующих воздействия, одним из которых может быть управляемое давление в системе охлаждения. Управление давлением в системе охлаждения в зависимости от режима работы двигателя предлагается осуществлять при помощи устройства, описанного в работах [13], [14]. Регулирование давления во внутреннем контуре системы жидкостного охлаждения приобретает особое значение при переходе на высокотемпературное охлаждение, которое обладает определенными важными достоинствами и получает все более широкое распространение в СЭУ. а) б)

Рис. 4. Схема ДВС как объекта регулирования теплового состояния: а - одномерная; б - многомерная

Температурное и теплонапряженное состояние современных судовых дизелей, оснащенных системами газотурбинного наддува, зависит не только от температуры охлаждающей жидкости, но и от температуры воздушного заряда, поступающего в цилиндры двигателя. В связи с этим оптимальное тепловое состояние дизеля и достижение наилучших экономических, экологических и ресурсных показателей работы двигателя на различных эксплуатационных режимах возможно лишь при условии связанного регулирования температур охлаждающей жидкости и наддувочного воздуха. Для осуществления такого регулирования необходимо определить оптимальное сочетание давления наддувочного воздуха и его температуры для различных режимов работы двигателя, запрограммировать управление данными параметрами и модернизировать систему газотурбинного наддува, установив в ней автоматические регуляторы параметров наддува. Поставленные задачи решались в работах [15], [16].

Водно-химические режимы охлаждения задаются путем введения в охлаждающую воду внутреннего контура систем охлаждения судовых дизелей, комплексных многофункциональных присадок химического типа, содержащих поверхностно-активные вещества и водорастворимые полимеры, которые способны не только обеспечивать эффективную защиту элементов систем охлаждения от кавитационно-коррозионных разрушений и накипеобразования, но и оказывать направленное влияние на процессы теплообмена в полостях охлаждения [17]. В процессе эксплуатации происходит старение охлаждающей жидкости в результате деструкции введенных присадок под действием тепловых и физических воздействий.

С физической точки зрения следствием термомеханического воздействия, возникающего ы

при прокачивании жидкости по системе охлаждения, является растяжение межатомных связей К

в молекулах веществ, входящих в раствор, межмолекулярных связей в макромолекулах полимеров ^шшш* и связей, удерживающих ПАВ в мицеллярных образованиях. Конечным результатом такого растяжения является разрыв связей. Очевидно, что, в первую очередь, будут разрушаться наиболее слабые связи. Механизм старения охлаждающих жидкостей и закономерности изменения основных физико-химических свойств жидкости в зависимости от условий эксплуатации и режимных параметров охлаждения исследованы в работе [18]. Контроль и восстановление требуемых эксплуатационных свойств охлаждающей жидкости в автоматическом режиме возможны при усло-

. РЙП ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ХиуЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

вии использования модернизированных САР охлаждения дизелей, включающих устройства для анализа физико-химических свойств охлаждающей жидкости и коррекции ее состава [19], [20].

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие принципы современной концепции регулирования охлаждения судовых дизелей.

1. Регулируемыми параметрами жидкостных систем охлаждения должны служить температура охлаждающей жидкости, давление в контуре охлаждения и физико-химические свойства охлаждающей жидкости.

2. Входными сигналами САР должны являться данные о режиме работы двигателя, его тепловом состоянии и свойствах охлаждающей жидкости.

3. Обеспечение оптимального теплового состояния дизеля на различных эксплуатационных режимах возможно лишь при условии связанного управления параметрами систем охлаждения и наддува общим блоком управления.

4. В качестве блоков управления САР охлаждения и наддува следует использовать программируемые устройства на основе микропроцессорной техники.

5. В качестве исполнительных механизмов САР с целью обеспечения требуемого быстродействия необходимо использовать устройства с электромагнитным управлением.

Реализация предлагаемой концепции позволит максимально полно использовать ресурсы совершенствования охлаждения судовых дизелей для повышения экономических, экологических и ресурсных показателей их работы. Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку управляющих программ, обеспечивающих оптимальное тепловое состояние судового дизеля с учетом особенностей его конструкции, условий эксплуатации и режимов работы.

1. Кавтарадзе Р. З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях: монография / Р. З. Кавтарадзе. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 592 с.

2. Woschni G. Untersuchung des Warmetransportes zwichen Kolben, Kolbenringen und Zylinderbüchse / G. Woschni, K. Benedikt, K. Zeilinger // MTZ: Motortechn. - 1998. - Vol. 9. - P. 556-563.

3. Кузьмин Н. А. Критические значения температур деталей ЦПГ двигателей / Н. А. Кузьмин, О. П. Голубев // Сб. материалов Междунар. науч.-техн. конф. «Проектирование, испытания, эксплуатация транспортных машин и транспортно-технологических комплексов» / НГТУ — Н. Новгород, 2005. — С. 258-260.

4. Жуков В. А. Влияние параметров охлаждения на надежность комбинированных двигателей: монография / В. А. Жуков. — Рыбинск: РГАТУ им. П. А. Соловьева, 2012. — 172 с.

5. Малиновский М. А. Обеспечение надежности судовых дизелей на эксплуатационных и особых режимах работы / М. А. Малиновский, А. А. Фока, В. И. Ролинский [и др.]. — Одесса: Феникс, 2007. — 149 с.

6. Конкс Г. А. Современные подходы к конструированию поршневых двигателей / Г. А. Конкс, В. А. Лашко. — М.: Изд-во «МОРКНИГА», 2009. — 388 с.

7. Безюков О. К. Совершенствование регулирования теплового состояния судовых ДВС / О. К. Без-юков, В. А. Жуков, М. А. Тарасов // Тр. II-го Междунар. науч.-техн. семинара «Исследование, проектирование и эксплуатация судовых ДВС». — СПб.: СПб.ГУВК, 2008. — С. 58-63.

8. Безюков О. К. Комплексная оптимизация параметров охлаждения судовых энергетических установок / О. К. Безюков, В. А. Жуков // Журнал университета водных коммуникаций. — 2012. — № 1. — С. 51-60.

9. Безюков О. К. Охлаждающие жидкости транспортных ДВС: монография / О. К. Безюков, В. А. Жуков. — СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского гос. ун-та водных коммуникаций, 2009. — 262 с.

10. Жуков В. А. Зависимость эксплуатационных показателей транспортных ДВС от свойств охлаждающих жидкостей / В. А. Жуков // Вестник машиностроения. — 2010.— № 12.— С. 58-62.

11. Тимофеев В. Н. Температурный режим двигателей внутреннего сгорания и его регулирование / В. Н. Тимофеев. — Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2008. — 358 с.

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ШЧГ^.

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

12. Хахулин Г. Ф. Основы моделирования АСУ / Г. Ф. Хахулин, Е. А. Сокуренко. — М.: Изд-во МАИ, 1990. — 60 с.

13. Безюков О. К. Совершенствование конструкции систем охлаждения судовых двигателей / О. К. Безюков, В. А. Жуков, М. А. Тарасов // Развитие транспорта в регионах России: проблемы и перспективы: материалы Всерос. науч.-практ. конф. — Киров, 2007. — С. 67-70.

14. Пат. 2459093 РФ МПК F01P 5/10. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания / О. К. Безюков, В. А. Жуков; Опубл. 20.08.2012. Бюл. № 23. — 7 с.

15. Жуков В. А. Выбор параметров газотурбинного наддува конверсионного двигателя / В. А. Жуков, М. С. Курин; под общ. ред. О. К. Безюкова // Тр. Междунар. науч.-техн. семинара «Исследование, проектирование и эксплуатация судовых ДВС». — СПб.: Изд-во «ПаркКом», 2006. — С. 66-71.

16. Жуков В. А. Модернизация системы газотурбинного наддува конвертированного дизеля / В. А. Жуков, М. С. Курин // Вестник машиностроения. — 2007. — № 3. — С. 17-19.

17. Безюков О. К. Теплоносители систем охлаждения транспортных ДВС и способы обеспечения их эксплуатационных свойств / О. К. Безюков, В. А. Жуков, О. В. Жукова // Инженерный журнал. — 2009. — № 9. — С. 51-54.

18. Безюков О. К. Математическая модель старения охлаждающих жидкостей судовых дизелей / О. К. Безюков, В. А. Жуков, О. В. Жукова // Журнал университета водных коммуникаций. — 2009. — № 2. — С. 76-83.

19. Жуков В. А. Контроль качества теплоносителей жидкостных систем охлаждения / В. А. Жуков // Контроль. Диагностика. — 2011. — № 9.— С. 66-72.

20. Пат. 2453714 РФ МПК F01P 5/10 Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания / В. А. Жуков; Опубл. 20.06.2012. Бюл. № 17. — 7 с.

УДК 629.5.03: 632.151 А. А. Иванченко,

д-р техн. наук, проф.;

канд. техн. наук, доц.;

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СУДОВ И РЕГЛАМЕНТАЦИЯ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ

ENERGY EFFICIENCY OF SHIPS AND REGULATION OF GREENHOUSE GAS EMISSIONS

Проанализировано нормирование выбросов вредных веществ энергетическими установками речных и морских судов, включая парниковые газы (выбросы диоксида углерода), с целью предотвращения загрязнения окружающей среды, являющееся одной из главных задач международных и национальных организаций. Сейчас уже широко известно, что в поисках критерия оценки совершенства судна пришли к оценке энергетической эффективности строящихся судов по конструктивному коэффициенту С02, который определяется в выбросах диоксида углерода на тонно-милю перемещения грузов. Рассмотрены вопросы формирования понятия «конструктивный коэффициент энергетической эффективности судна - ККЭЭ». Методы его аналитической оценки и расчета для различных типов судов существенно отличаются. С учетом этого обстоятельства рассмотрены особенности оценки уровня выбросов парниковых газов с судов. В значительной степени это касается накатных судов и газовозов. Отмечено влияние отдельных конструктивных факторов на величину ККЭЭ.

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-52970

Материалы: http://cyberleninka.ru/article/n/sovremennaya-kontseptsiya-regulirovaniya-ohlazhdeniya-sudovyh-dizeley

Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС

1 ≫

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО

ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА»

ТИМОФЕЕВ ВИТАЛИЙ НИКИФОРОВИЧ

СОДЕРЖАНИЕ

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ

РАЦИОНАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В СУДОВЫХ

4. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ, СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ И САРТ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ…. 304

2 ≫

3 ≫

Советы при покупке бывшего в употреблении автомобиля

Тюнинг Ауди ТТ - какие варианты доступны?

Новый Volkswagen Tiguan 2015: обзор, фото, тест-драйв, экстерьер

На что обратить внимание при покупке видеорегистратора

Замена масла в коробке передач ВАЗ-2112 16 клапанов: фото