Если испытываемый двигатель на судне по своему техническому состоя­нию не отличается от двигателя, испытанного на стенде завода, то неточность определения эффективной мощности его будет определяться относительными погрешностями при измерении расхода топлива и числа оборотов вала. Таким образом, при определении мощности двигателя на судне по косвенным пока­зателям, если метеорологические условия мало отличны от условий на стенде завода, относительная ошибка составляет 2—5%. При значительных небла­гоприятных отклонениях метеорологических условий на судне от стендовых (низкое давление воздуха во впускном коллекторе р₀ и высокая температура воздуха Т₀) и повышенном сопротивлении выпускного тракта двигателя (повышенное давление в выпускном коллекторе р_г) относительная ошибка в определении эффективной мощности двигателя может достигать 10—12%. В случае же сниженных показателей технического состояния двигателя, что может иметь место после продолжительного периода эксплуатации его, ошибка в определении эффективной мощности рассматриваемым методом может достичь более значительной величины, т. е. является недопустимой.

Вследствие износа рабочей втулки цилиндра, поршневых колец, дета­лей форсунки и топливного насоса продолжительность процесса сгорания топлива в цилиндре дизеля возрастает, что приводит к повышенным тепло­вым потерям, а следовательно, к снижению индикаторного к. п. д. Для развития необходимой мощности при этих условиях двигатель потребляет больше топлива, т. е. работаете большим удельным расходом топлива. Имея в виду, что целью контрольных теплотехнических испытаний силовой уста­новки теплохода является определение показателей технического состояния главного двигателя (в том числе определение и удельного расхода топлива), можно сделать вывод, что рассматриваемый метод определения эффективной мощности двигателя по расходу топлива и по температуре отработавших газов, при таких испытаниях является неприемлемым. Необходима поправка замеренной мощности. Ниже излагается метод, предложенный нами, исправ­ления значения замеренной мощности двигателя по расходу топлива.

Указанный метод основан на взаимосвязи коэффициента избытка возду­ха при горении топлива в цилиндре двигателя ? (суммарного коэффициента, определяемого по составу отработавших газов), среднего эффективного дав­ления р_е и удельного эффективного расхода топлива g_e.

Как было установлено ранее, эта взаимосвязь выражается

Обозначения в этой формуле были введены ранее.

Для всех дизельных сортов топлива значение L₀ мало изменяется и мо­жет быть принято равным L₀ = 0,49 моль/кг.

Подставляя значение L₀, будем иметь

При изменении технического состояния двигателя (износ цилиндра, поршневых колец, деталей топливной системы) зависимость, выраженная приведенной выше формулой, сохраняется, только значения величин, вхо­дящих в это выражение, будут другими.

Допустим, что для какого-либо рассматриваемого режима работы двига­теля на заводском стенде (мощность N_е и число оборотов вала n об/мин) были замерены величины ?, р_e, g_e, ?_н, р₀ и Т₀, а при работе этого же двигателя на судне непосредственно на гребной винт эти величины равны ?', р_e', g_e', ?_н', р₀' и Т₀. Тогда можно написать

Для одного и того же двигателя при различном его техническом состоя­нии с одинаковой нагрузкой и при одинаковом числе оборотов вала коэф­фициенты наполнения могут быть приняты равными, если, конечно, фазы распределения не изменены, а потому

Если испытания судна происходят в нормальных условиях плавания (наличие необходимого запаса воды под килем судна при отсутствии силь­ного встречного ветра и т. п.) и элементы гребного винта соответствуют мощ­ности и числу оборотов, замеренных на стенде завода, то можно принять, что p_е' = р_e, и соответственно находим

Полученное выражение позволяет произвести корректировку удельного эффективного расхода топлива с учетом изменения технического состояния двигателя и метеорологических условий. Здесь коэффициент избытка воз­духа при горении ? и ?’ определяется при одном и том же режиме работы двигателя как на стенде завода, так и на судне по анализу отработавших газов. Ошибка при определении а может быть допущена порядка 1,5—3% и соответственно неточность корректировки удельного расхода топлива будет в допустимых пределах.

В качестве проверки правильности определения g_e' может быть произ­веден подсчет мощности двигателя N_е' как по расходу топлива, так и по значению среднего эффективного давления р_е' = р_е при данном числе обо­ротов двигателя n:

Здесь С — постоянная двигателя.

В том случае, когда испытываемое судно имеет гребной винт, не соот­ветствующий стендовым характеристикам двигателя, или же имеется повы­шенное сопротивление движению судна, будем иметь неравенство р_е' ? р_е.

Для корректировки мощности в этом случае, замеренной по расходу топлива, допустим в первом приближении, что g_e' = g_e. При этом условии находим

Соответственно искомая эффективная мощность двигателя при работе на гребной винт с числом оборотов вала n будет равна

В качестве проверки ранее принятого допущения g_e' = g_e удельный расход топлива может быть определен по часовому расходу топлива:

В случае несовпадения значений удельных расходов топлива (найден­ного по часовому расходу топлива на судне g_e' и g_e) следует задаться новой величиной g_e' между значениями g_e и ранее найденным.

При новом g_e' вновь определяется p_e' и соответственно мощность N_е'. Такой перерасчет производится до тех пор, пока величина удельного эф­фективного расхода топлива, принимаемого для определения р_е', не совпа­дет с величиной g_e', определяемой по часовому расходу топлива на судне. В качестве примера определим удельный эффективный расход топлива g_e' и эффективную мощность N_е' двигателя 6ЧР 27,5/36 (6С275Л), установлен­ного на буксире, с учетом технического состояния двигателя и метеорологи­ческих условий.

При испытании двигателя на судне были замерены:

часовой расход топлива G_т = 77 кг;

число оборотов вала двигателя n = 550 об/мин;

температура воздуха, поступающего во впускной коллектор двигателя,

T₀' = 310° К;

давление наружного воздуха — 755 мм. рт. ст.;

коэффициент избытка воздуха при горении ?' = 1,95.

Согласно стендовым испытаниям номинальная мощность двигателя при n = 550 об/мин равна N_е = 400 л. с. На эту мощность и рассчитан гребной винт. При режиме работы двигателя на испытательном стенде было установ­лено:

Удельный расход топлива g_e = 0,177 кг/э. л. с.ч.

Коэффициент избытка воздуха при горении ? = 2,2.

Температура воздуха Т₀ = 298°К.

Давление воздуха р₀ = 755 мм рт. ст.

Эффективная мощность двигателя без корректировки удельного рас­хода топлива согласно замеренному часовому расходу топлива будет равна

Действительный удельный расход топлива при работе двигателя на судне в период испытаний

Действительная эффективная мощность, развиваемая двигателем на судне,

что совпадает со стендовыми данными.

Предлагаемый метод исправления (корректировки) замеряемой эф­фективной мощности двигателя на судне по расходу топлива позволяет зна­чительно расширить область определения мощности по косвенным показа­телям.

Метод определения эффективной мощности по косвенным показателям, с корректировкой соответственно изменению коэффициента избытка возду­ха при сгорании топлива в цилиндре испытываемого двигателя, может быть вполне применим и при теплодинамометрических испытаниях судна, про­водимых с целью определения технического состояния двигателя.

Очень важно, что этим методом можно пользоваться в повседневной работе теплопартий пароходств.