MAN B&W 50-108 ME-C – Работа двигателя с отключёнными цилиндрами или турбонаддувом

Двигатель рассчитан и отбалансирован для работы со всеми цилиндрами, также как и со всеми работающими турбонагнетателями. Когда происходит поломка, которая выводит из строя один или более цилиндров или турбонагнетателей, то предпочтительно, чтобы немедленно был сделан ремонт.

Если это невозможно, то двигатель может управляться с выведенными из работы одним или более цилиндров или турбонагнетателей, но со сниженной скоростью и с учётом следующего:

1. Поскольку в этих случаях подача воздуха далека от оптимальной, то термическая нагрузка становится выше. Поэтому в зависимости от действующих обстоятельств двигатель должен эксплуатироваться с учётом ограничений, указанных далее в пп. 4 и 5 этого раздела.

!Необходимо отметить, что температуры на выходе иногда могут быть высокими при нагрузке в области 30-40%, соответствующей от 67 до 73% скорости MCR. Возможно, необходимо будет избегать эксплуатации двигателя в этом режиме.

2. 2) Пульсации давления могут возникать в надувочных и выпускных ресиверах, что может привести к снижению подачи воздуха к какому-либо цилиндру и, как следствие, к повышению температуры на выходе. Поэтому нагрузка на этих цилиндрах должна быть снижена, чтобы удерживать температуру выпуска (после клапанов) ниже значения, установленного в инструкции по эксплуатации. Однако при этом см. также примечание в п. 1 выше.
3. 3) Если турбонагнетатели работают вне их нормального диапазона, то может случиться помпаж. Это может сопровождаться выбросами из ресивера надувочного воздуха. Вызванное этим увеличение температуры должно быть скомпенсировано снижением оборотов двигателя до тех пор, пока температура на выходе не станет равной значению, установленному в инструкции по эксплуатации.

Если более одного цилиндра должно быть выведено из работы, и двигатель имеет два и более турбонагнетателя, то может стать целесообразным отключение одного из турбонагнетателей. Однако при этом необходимо руководствоваться замечанием п.1 выше.

4. Когда цилиндры отключаются, то могут происходить качания и броски. Если это произойдёт, то необходимо уменьшить предел нагрузки воздействием на ограничитель с панели МОР.
5. С отключёнными одним или несколькими цилиндрами может возникнуть торсионная вибрация, а также другие механические вибрации при определённых скоростях двигателя. Расчёты торсионной стандартной вибрации покрывают следующие состояния:
• нормальная работа;
• пропуск вспышек одного цилиндра;

Последнее приводит к ограничениям нагрузки, см. п. 4 дополнительно, что в большинстве случаев не связано с условиями для торсионной вибрации; дополнительные ограничения могут появляться в зависимости от специфики состояний.

Вышеупомянутые расчеты не распространяются на ситуацию, когда массы возвратно-поступательного движения удаляются из двигателя или когда выхлопные клапана остаются открытыми. В таких особых случаях необходимо обратиться к производителю двигателя.

Когда на определённой скорости возникает необычный шум и сильная вибрация, то эта скорость должна быть снижена.

Поскольку двигатель в дальнейшем не сбалансирован, то в коленчатом валу будут возникать напряжённости. Однако, если не происходит ненормальной вибрации, двигатель может на короткое время остаться в работе (например несколько дней) без причинения повреждений.

Если двигатель должен работать длительное время с отключёнными цилиндрами, то с производителем двигателя всегда должен быть налажен контакт в порядке рекомендаций относительно возможного рабочего диапазона скоростей.

Если только топливо перекрывается для соответствующих цилиндров, а пусковой воздух остаётся в силе, то двигатель будет способным к маневрированию.

В случае, когда перекрывается подача воздуха к некоторым цилиндрам, то запуск двигателя не во всех положениях коленчатого вала может быть успешным. Если двигатель не разгоняется на пусковом воздухе с определённых положений коленчатого вала, то его немедленно надо запустить в противоположном направлении, после чего реверсировать в нужном направлении вращения. Если это не приводит к желаемому результату, то необходимо провернуть двигатель в лучшее стартовое положение с помощью валоповоротного устройства. Необходимо помнить об отключении пускового воздуха перед проворачиванием и открытии индикаторных кранов.

Вывод цилиндра из работы

Следующие позиции таблицы 4.1 А-Е описывают пять различных методов отключения одного цилиндра.

Содержании работы по выводу цилиндра, безусловно, будет зависеть от характера повреждения. В случаях, когда подшипники крейцкопфа и пальца кривошипа в работе, то вход масла на крейцкопф не должен быть заглушен, поскольку подшипники смазываются через крейцкопф.

Ряд различных случаев приводится в таблице 4.1.

А. Процесс сгорания выключить. Поршень и актуатор ELVA оставить ещё в работе на компрессию.

Причины: эти первичные меры принимаются в таких случаях как, например: прорыв газов через кольца или выпускной клапан; неисправности подшипников, вынуждающие снизить нагрузку подшипников, неисправности в системе впрыска.

Действия: Отключить топливный насос. (См. описание МОР). Масло охлаждения поршня и вода, охлаждающая цилиндр, должны быть отключены, см. также п.4.

В. Отключить процесс сгорания и компрессию. Поршень ещё действует в цилиндре.

Причины: эти меры разрешаются в случае, например, когда вода протекает в цилиндр из охлаждающего зарубашечного пространства или крышки цилиндра.

Работа в этом случае должна быть по возможности как можно быстрее обеспечена мерами предосторожности, указанными в пунктах D и Е. См. также п.З.

Действия:

1. Отключить топливный насос. См. описание МОР.
2. Вывести из действия выпускной клапан и зафиксировать его в открытом положении. См. том 2, Процедуры 906-28 (Special Running)

Отключить подачу воздуха к выпускному клапану и остановить смазочные насосы.

3. Закрыть клапана на входе и выходе охлаждающей воды цилиндра. При необходимости полностью опорожнить полость охлаждения.
4. Демонтировать трубу пускового воздуха и стравить воздух из главной трубы и трубы управляющего воздуха, относящейся к цилиндру.
5. Когда выполняются такие работы, то скорость не должна превышать 55% от MCR , см. также замечание ниже:

! Соединения в подшипниках крейцкопфа и шатунах имеют такое усиление, чтобы на короткое время допускать нагрузку при полной скорости без компрессии в цилиндре.

Однако во избежание ненужного износа и питтинга на поверхностях соединений, рекомендуется, чтобы при работе установки продолжительно с отключённой компрессией скорость двигателя была снижена до 55% от скорости MCR, которая обычно достаточна для маневрирования судна.

Во время маневрирования, если есть необходимость, скорость двигателя может быть повышена до 80% от MCR скорости.

C. Прекратить сжигание. Закрыть выпускной клапан. Поршень пока работает в цилиндре.

Причины:

Эти меры могут быть приняты, тогда, например, когда выпускной клапан или актуатор дефектные. См. также п.4.

Действия:

1. Перекрыть топливный насос, см. описание МОР.
2. Прекратить работу выпускного клапана (см. описание МОР) так, чтобы клапан оставался закрытым.

!Водяное охлаждение цилиндра и масляное охлаждение поршня не должно быть выключено.

D. Поршень, поршневой шток и крейцкопф подвешены в двигателе. Соединительная тяга отдана.

Причины:

Например, серьёзные повреждения поршня, поршневого штока, соединительной тяги, крышки цилиндра, втулки цилиндра и крейцкопфа. См. также п.З.

Действия:

1. Отключить топливный насос (См. МОР описание)
2. Вывести из действия выпускной клапан (См. МОР описание) так, чтобы выпускной клапан остался закрытым.
3. Демонтировать трубу пускового воздуха. Заглушить главную трубу и трубу управляющего воздуха для данного цилиндра.

В этих случаях выпуск пускового воздуха является особенно важным, поскольку в противном случае подача пускового воздуха будет надувать в двигатель взвешенные компоненты.

4. Подвесить поршень, шатун и крейцкопф и вытащить шатун из картера в соответствии с инструкциями, том II, глава 904.
5. Заглушить масляный ввод к крейцкопфу.
6. Перевести лубрикатор цилиндра на соответствующем цилиндре на нулевую подачу.

Е. Выемка поршня, шатуна, крейцкопфа, соединительных деталей и телескопической трубы.

Причины:

Этот метод используется, когда нехватка запасных частей приводит к необходимости ремонта повреждённых деталей во время рейса. См. также п.З.

Процедура:

1. Отключить топливный насос. См. описание МОР.
2. Выключить выпускной клапан из действия (см. описание МОР) так, чтобы он оставался закрытым.
3. Демонтировать трубу пускового воздуха и заглушить главную трубу и трубу управляющего воздуха надлежащего цилиндра.
4. Демонтировать поршень с шатуном и сальниковой коробкой, крейцкопфом, соединительным рычагом и подшипником пальца кривошипа. Заглушить отверстие сальниковой коробки двумя платами (прямо в подпоршневом пространстве и картере). Минимальная толщина плат 5мм.
5. Заглушить отверстие входа масла от телескопической трубы.
6. Установить на нулевую подачу лубрикатор надлежащего цилиндра.

Пуск после вывода цилиндра из работы

После выполнения любой из процедур, описанных в пунктах В, С, D и Е крайне необходимо перед стартом проверить поток масла через подшипники и надёжность заглушенных отверстий.

По истечении 10 минут работы и вновь после одного часа необходимо открыть картер для проверки: подшипников, временных деталей безопасности, масляного потока через подшипники, надёжность заглушек на отверстиях.

Ограничения нагрузки

Для случаев А и С см. п. 4 ниже. По случаям В, D и Е необходимо всегда связываться с производителем двигателя для расчёта допустимой нагрузки и возможного скоростного диапазона.

Работа с пропуском вспышки на одном цилиндре (случаи А и С)

Пропуск вспышек (Misfiring) происходит при отсутствии впрыска и/или отсутствии компрессии

Если один цилиндр работает с пропуском вспышки, то возможна работа двигателя с оставшимися рабочими цилиндрами с двумя ограничениями: термической нагрузки цилиндров, торсионной вибрации в пропульсивной системе.

• 1) Дополнительно к ограничению по термической нагрузке следующая частота вращения и мощности на валу могут быть получены для установок с ВФШ, табл. 4.2:



• Ограничения торсионной вибрации, задаваемые в виде полосового диапазона скорости, могут быть найдены из отчета одобрения класса относительно торсионной вибрации данной пропульсивной системы.

Примечание: действительно только для пропуска вспышки, п. 2, случаи А и С. См. также табл. 4.1.

В установках с ВРШ такие ограничения применяют при работе с расчётным шагом. При работе с пропуском вспышки необходимо выдерживать зафиксированный расчётный шаг. Для работы с пропуском вспышки более одного цилиндра необходимо контактировать с производителем.

Рабочие ограничения в случаях В, D и Е. В этих случаях необходимо всегда связаться с производителем для калькуляции допускаемой мощности на выходе и возможной полосы скорости.

Вывод газотурбонагнетателя из работы

(См. также специальную инструкцию по турбонагнетателям).

При сильных вибрациях в турбонагнетателях случаются поломки подшипников, поэтому могут быть приняты предупредительные меры одним из следующих способов:

A. Если судно должно оставаться в это же время маневренным:

Снизить нагрузку до прекращения вибрации.

B. Если судно должно быть в это же время маневренным, но повреждённый турбонагнетатель не может работать даже при сниженной нагрузке:

Этот режим является лишь рекомендуемым, когда нет времени выполнить процедуры, описанные в п. С ниже.

Необходимо следовать руководству Т/С (турбокомпрессора) относительно максимального времени работы в условиях В с точки зрения повреждения подшипников.

Двигатель с одним турбонагнетателем:

1. Остановить двигатель
2. Застопорить ротор дефектного турбонагнетателя (см. Т/С инструкцию)
3. Удалить компенсатор между выходом компрессора и каналом надувочного воздуха, что понизит сопротивление всасывания.
4. Ограничить нагрузку: см. табл. 4.3.

Двигатель с двумя и более турбонагнетателями:

1. Остановить двигатель
2. Застопорить ротор дефектного турбонагнетателя (см. Т/С инструкцию)
3. Вставить дисковую диафрагму на выходе компрессора. Небольшой поток воздуха через компрессор необходим для охлаждения рабочего колеса (impeller).
4. Ограничения нагрузки: см. табл. 4.3.

Предел нагрузки может быть значительно увеличен, если на вход турбины будет также вставлена плата с калибровочным отверстием, как описано в пункте С, Двигатель с двумя и более турбонагнетателями.

1. Производитель двигателя должен будет в каждом конкретном случае дать дальнейшую информацию о пределах возможной нагрузки и температуры.
2. См. руководство по турбонагнетателю Т/С.
3. Однако, температуры на выходе не должны превышать величины, указанные инструкции по эксплуатации.
4. Температура на выходе не должна превышать 430" С.
5. Это является следствием потери выхлопных газов через повреждённый турбонагнетатель.
6. Упомянутый температурный предел выпускных газов является усреднённой величиной на всём диапазоне нагрузки.
7. Одновременно при выводе из работы одного воздухонагнетателя. Нет ограничений при выходе из строя одной вспомогательной воздуходувки и в работе всех турбонагнетателей.
8. См. пределы данные выше для одного из двух Т/С, одного из трёх Т/С и одного из четырёх Т/С.

С. Работа в течение продолжительного периода с выведенным из действия турбонагнетателем

Двигатели с одним турбонагнетателем:

а) Двигатели с байпасом выпуска (опция).

Перекрывающие платы, указанные в пункте 3 ниже, являются необязательными для ВВС/АВВ и MHI турбонагнетателей.

1. Остановить двигатель.
2. Заклинить ротор турбонагнетателя (см. Т/С руководство)
3. Удалить перекрывающую плату из байпасной выпускной трубы.
4. Удалить компенсатор между выходом компрессора и каналом продувочного воздуха. Это снизит сопротивление всасывания.
5. Ограничения нагрузки. См. табл. 4.3.

б) Двигатель без выпускного байпаса:

1. Остановить двигатель.
2. Удалить ротор и насадочное кольцо турбонагнетателя (см. Т/С руководство)
3. Вставить перекрывающие пластины (см. Т/С руководство)
4. Удалить компенсатор между выходом компрессора и каналом продувочного воздуха. Это снизит сопротивление всасывания.
5. Ограничения нагрузки. См. табл. 4.3.

Двигатели с двумя и более турбонагнетателями:

1. Остановить двигатель
2. Застопорить ротор дефектного турбонагнетателя (см. Т/С инструкцию)
3. Вставить дисковые диафрагмы на выходе компрессора и на входе турбины. Небольшой поток воздуха через компрессор необходим для охлаждения рабочего колеса (impeller), а небольшой поток газа желателен для предотвращения коррозии.
4. Ограничения нагрузки: см. табл. 4.3.

D. Ремонт, который должен быть выполнен в рейсе.

Двигатели с двумя и более турбонагнетателями:

1. Остановить двигатель.
2. Установить перекрывающие платы на выход компрессора, вход турбины и выход турбины.
3. Ограничения нагрузки. См. табл. 4.3.

Двигатель с одним турбонагнетателем, снабжённым выпускным байпасом.

• Остановить двигатель.
• Установить перекрывающие платы на входе и выходе турбины.
• Удалить плату перекрытия из выпускной байпасной трубы.
• Удалить компенсатор между выходом компрессора и каналом продувочного воздуха.
• Нагрузочные ограничения: см. пункт С «Двигатель с выпускным байпасом».

Вывод электровоздуходувки из работы

Если одна из вспомогательных воздуходувок становится нерабочей, то автоматически отсекается встроенный невозвратный клапан, и в работе двигателя не будет ограничений.

Литература

Эксплуатация, обслуживание и ремонт двигателей MAN B&W-ME - Пипченко А.Н., Пономаренко В.В., Шевченко В.А. [2014]

• Системы продувки двухтактных двигателей
• Рабочие циклы двухтактных двигателей
• Рабочие циклы четырёхтактных двигателей
• Основные данные двигателей: рабочий объем цилиндра
• Классификация и маркировка двигателей