Процес накидання навантаження

При реалізації процесу накидання навантаження, як і при розгоні, спостерігаються три фази перехідного процесу.

Тривалість першої фази визначається характером накидання навантаження; для другої, вельми короткочасної фази, характерні відносно різкі і значні зміни показників робочого процесу; третя фаза відрізняється незмінною, монотонною їх зміною в малих межах аж до завершення прогрівання дизеля і остаточного виходу його на новий сталий режим роботи.

При накиданні навантаження (збільшенні моменту опору) характер переміщення рейки ПНВТ і циклової подачі палива визначається статичними і динамічними властивостями регулятора частоти обертання і потужності, а також характеристикою паливного насоса ПНВТ.

Характер зміни показників роботи комбінованого дизеля визначається, головним чином, ступенем узгодження роботи систем паливоподачі і повітрязабезпечення.

На рис. 6.21, 6.22 представлені характеристики зміни показників робочого процесу чотирьохтактного комбінованого дизеля і дизель-генератора при 100% накиданні навантаження.

Рис. 6.21. Зміна показників робочого процесу високооборотного комбінованого дизеля при 100%-му накиданні навантаження

З аналізу представлених характеристик виходить, що в комбінованих дизелях з газотурбінним наддувом при миттєвому включенні номінального навантаження ефективний крутний момент зростає поволі. На усунення дисбалансу потужностей між споживачем і дизелем витрачається частина кінетичної енергії рухомих мас системи «двигун-споживач». До моменту досягнення рівності моментів дизеля і споживача за час має місце відносне зниження частоти обертання або кутової швидкості колінчастого валу на величину, яка для комбінованих дизелів з газовим зв’язком залежно від ступеня наддуву може складати 30…35%. Для комбінованих двигунів з механічним зв’язком і дизелів без наддуву ця величина значно менша (приблизно 7%).

З моменту накидання навантаження спостерігається затримка збільшення подачі палива на протязі (на ділянці 1-2), визначувана властивостями регулятора частоти обертання. У міру подальшого збільшення подачі палива рейка ПНВТ стає на упор (ділянка а–в) протягом часу, залежного від швидкості пересування регулюючого органу і регулювання ПНВТ, що визначають швидкість наростання циклових подач палива по циліндрах. Після досягнення регулюючим органом упору відбувається подальше зниження кутової швидкості і сповільнене наростання ефективного крутного моменту дизеля, обумовлене в основному недостатнім тиском наддуву .

У міру збільшення циклової подачі коефіцієнт надлишку повітря різко зменшується, досягаючи мінімального значення, що значно відрізняється (на 30…35%) від властивого відповідному новому сталому режиму. Останнє викликане помітним відставанням зростання частоти обертання (або ) ротора турбокомпресора у зв’язку з його інерційністю, і подачі повітря в циліндр в порівнянні з темпом збільшення циклової подачі палива.

Рис. 6.22. Зміна параметрів дизель-генератора при накиданні навантаження

Малі значення в першій половині другої фази перехідного процесу і порушення паливоподачі роблять негативний вплив на індикаторні і ефективні показники: знижується до 25...30 %, підвищується жорсткість роботи дизеля на 30…35 % і т.д.

У інтервалі часу дизель працює по зовнішній характеристиці із збільшенням кутової швидкості , оскільки момент, що розвивається двигуном, перевищує момент споживача . Для робочого процесу характерні в цей період ті ж особливості, що і для режиму розгону після досягнення рейкою ПНВТ упору. Проте в даному випадку розгін починається при вищих кутових швидкостях і , а також при вищих значеннях параметрів теплового стану дизеля.

У міру підвищення збільшується частота обертання ротора турбокомпресора (), а отже, тиск наддуву, витрата повітря і коефіцієнт надлишку повітря , сприяючи підвищенню індикаторного ККД .

При підвищенні колінчастим валом номінальної кутової швидкості циклова подача палива зменшується в інтервалі часу (ділянка с–з), рівність моментів і (точка 3) досягається при кутовій швидкості . Кутова швидкість, під впливом системи автоматичного регулювання знижується до номінального значення за інтервал часу .

Поліпшення індикаторних і ефективних показників комбінованих дизелів з газотурбінним наддувом при накиданні навантаження може бути досягнуте на основі застосування коректорів подачі палива по тиску наддуву . При використанні таких коректорів підвищується тепловміст продуктів згорання, зменшується димність випускних газів при деякому збільшенні часу розгону, який при раціональних параметрах корекції паливоподачі може бути незначним.