Методы и средства автоматического регулирования теплового состояния судовых ДВС

• Автор: Тимофеев, Виталий Никифорович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 385 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Влияние условий эксплуатации на тепловое состояние судовых ДВС

1.1.1. Влияние климатических условий на тепловое состояние дизеля

1.2. Влияние режимных параметров системы охлаждения на тепловое состояние охлаждаемых деталей и рабочий процесс судового дизеля
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
1.5. Особенности конструкции и работы терморегуляторов прямого и непрямого действия
1.6. Современное состояние системы автоматического регулирования температуры дизельных установок
1.7. Особенности утилизации теплоты в судовых дизельных установках
Выводы по главе. Цель и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
2.1. Теплообмен и теплоотдача в элементах конструкций, выбор режима охлаждения в зарубашечном пространстве судового дизеля
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
2.4. Задача максимального быстродействия САРТ дизеля; метод фазового пространства и резервы повышения быстродействия системы охлаждения
судового дизеля
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНО - РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ
3.1. Основные задачи исполнительно-регулирующих устройств
3.2. Анализ исполнительных механизмов постоянной скорости, разработка релейно-импульсного терморегулятора
3.3. Обзор исполнительных механизмов и терморегуляторов с твердым наполнителем и элек тронагревателем

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
3.5. Микропроцессорный терморегулятор
3.6. Многофункциональный терморегулятор
3.7. Датчики температуры
3.8. Обоснование выбора регулирующего органа
Выводы по главе
4. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЫ СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ
4.1. Разработка системы подогрева-охлаждения путем утилизации тепловых потерь дизеля
4.2. Совершенствование системы наддувочного воздуха судовых дизелей
4.2.1. Система охлаждения наддувочного воздуха и ОГ, подаваемых на 199 впуск судового дизеля
4.3. Разработка автоматического регулирования температуры охлаждающей воды судового дизеля, работающего на переменных нагрузках
4.3.1. Система охлаждения судового дизеля с электронным переключателем
4.3.2. Система охлаждения судового дизеля
4.4. Система аварийной остановки дизеля
4.5. Многоконтурная система автоматического регулирования температуры судового дизеля
4.6. Методы оптимизации температурного режима изменением конструктивных схем рабочих систем дизеля
4.6.1. Метод оптимизации температурного режима деталей ДВС путем модернизации топливной системы. Автоматическое изменение угла опережения впрыска топлива в судовых дизелях
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

4.7. Синтез комбинированных систем регулирования температуры дизелей
4.8. Система прямого преобразования тепловой энергии в электрическую
утилизацией тепловых потерь судового дизеля
Выводы по главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СУДОВЫХ ДВС..
5.1 .Дизель как регулируемый объект по температуре охлаждающей воды
5.2. Статические характеристики системы охлаждения
5.3. Исследование динамических характеристик и параметров системы подогрева - охлаждения судового дизеля
5.3.1. Динамические характеристики системы подогрева —
охлаждения по каналу нагрузочного воздействия
5.3.2. Динамические характеристики по каналу регулирующего воздействия
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
5.7. Критерии реализуемости условия инвариантности САРТ
Выводы по главе
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ, СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ И САРТ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
6.1. Методика и средства эксперимен тальных исследований
6.1.1. Релейно-импульсный терморегулятор
6.1.2. Микропроцессорный терморегулятор
6.1.3. Электрический терморегулятор с твердым наполнителем и электронагревательными элементами
6.1.4. Экспериментальное определение характеристик и сравнительный анализ электрических терморегуляторов
6.2. Экспериментальное исследование системы подогрева - охлаждения
дизеля 6Т4УО 26 А-
6.2.1. Идентификация системы подогрева-охлаждения как объекта регулирования
6.3. Определение квазиоптимальных параметров и настройки релейноимпульсного терморегулятора системы подогрева-охлаждения
6.4. Экономическая эффективность использования рационального температурного режима в судовых дизелях в условиях эксплуатации
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

плохо проводит теплоту, что ведет к перегреву деталей ЦПГ. Чтобы предупредить накипеобразование, следует использовать противонакипные присадки или воду, обработанную электромагнитным способом.
Для СО регулирующим параметром является температура охлаждающей воды на выходе из дизеля. В зависимости от ее уровня при работе дизеля определяется и поддерживается степень нагрева охлаждаемых деталей. Экспериментальными исследованиями установлено (работы ЦНИДИ, А.М. Феенберга, О.С. Амелькина, В.Г. Волкова, В.Т. Кумельского, М.И. Левина, С.А. Антоновича, Н.М. Лукова, П.П. Федорко, А.М. Павлюченко, О.Н. Безюкова, В.А. Жукова и др.), что температура охлаждаемых деталей находится в прямой зависимости от температуры воды. Анализ этого влияния позволяет сделать вывод о существовании некоторого оптимального температурного режима, в поддержании которого и состоит задача систем автоматического терморегулирования. При этом потери теплоты с охлаждающей водой должны быть минимальными. Вместе с тем, для создания благоприятных условий работы деталей дизеля, желательно интенсивно их охлаждать, что неизбежно вызывает увеличение тепловых потерь. Преодоление этого противоречия возможно при оптимальном сочетании двух основных требований к режиму охлаждения:
1. Температура охлаждаемых деталей должна стабильно поддерживаться в допустимых пределах.
2. Потери теплоты при этом должны быть как можно минимальными.
Для каждого дизеля, в зависимости от конструктивных особенностей, степени форсировки, примененных материалов, сорта топлива и смазочного масла, оптимальный режим охлаждения может соответствовать различному уровню температур охлаждающей воды.
Например, при испытаниях дизелей 64 15/18 и 2Д10,8/12,7 получены результаты [213], характеризующие определенную закономерность изменения температуры крышки (рис. 1.2) и втулки цилиндра от температуры охлаждающей воды; сплошными линиями показано изменение температуры у дизеля 64 15/18 и пунктиром - для дизеля 2Д 10,8/12,7. Иа этих графиках в пределах изменения