Во многих случаях мощность потребителя значительно превышает мощность одного дизеля, в связи с чем в силовые установки включают несколько дизелей, а общая нагрузка распределяется между ними.
Такая работа двигателей называется параллельной. Функциональная схема силовой установки с параллельно включенными двигателями показана на рис. 50.
Если Nеi — эффективная мощность i-го двигателя, включенного в параллельную работу, то общая мощность установки Nе? определяется суммированием мощностей отдельных двигателей:
Ne? = Ne1 + Ne2 +Ne3 + … + Nesд ,
где sд — число двигателей, включенных в параллельную работу.
Мощность Nс потребителя энергии на установившихся (равновесных) режимах всегда равна мощности (крутящему моменту) установки с параллельно работающими двигателями:
Ne? – Nc = 0.
Наиболее часто параллельную работу используют в стационарных и судовых установках. В последнее время параллельную работу двигателей стали чаще применять и на транспортных агрегатах.
В стационарных условиях двигатели внутреннего сгорания находят применение на электростанциях, заводских силовых установках, на сельскохозяйственных силовых осветительных станциях. Мощность двигателей, включаемых в параллельную работу, в зависимости от потребной суммарной мощности колеблется в широких пределах.
На электростанциях меньшей мощности устанавливают двигатели также меньшей мощности, что позволяет при неравномерном суточном графике нагрузки электростанции наиболее рационально использовать однотипные двигатели. Нагрузка электростанции (даже непиковая) обеспечивается несколькими параллельно включенными двигателями, каждый из которых работает на свой генератор (рис. 51, а).
Широкое распространение получила параллельная работа дизелей на нефтебуровых установках. Для привода насосов и лебедки используется одновременно до пяти дизелей (рис. 51, б).
В зависимости от типа и мощности дизели, работающие в стационарных условиях при параллельном включении, оборудуют автоматическими регуляторами прямого и непрямого действия. Отметим, что в последнее время все чаще в параллельную работу включают легкие дизели автотракторного типа, оборудованные регуляторами прямого действия.
Большинство судовых установок на теплоходах оборудовано реверсивными дизелями с непосредственным приводом гребного вала. Однако наряду с такими установками распространены и судовые установки с параллельной работой дизелей, причем объединение мощности их осуществляется либо через редукторы (дизель-редукторные установки), либо через электрические параметры (дизель-электроходы).
На рис. 52, а показана схема дизель-редукторной установки, в которой мощность двух главных дизелей 1 объединяется редуктором 3 и передается гребному валу 7. На рис. 52, б дизель-редукторная установка включает четыре дизеля 1.
Встречаются судовые силовые установки, в которых для привода одного гребного вала объединяется мощность большего числа дизелей. На рис. 52, в показана дизель-редукторная установка, объединяющая восемь дизелей. Дизели 1 электромагнитными муфтами 2 связаны с промежуточными редукторами 3. Объединенная таким образом мощность соединительными валами 5 через электромагнитные муфты 2 передается редуктору 4, объединяющему мощность всех восьми дизелей и приводящему в движение гребной вал 7.
В зависимости от способа объединения мощности двигателей их параллельная работа может быть синхронной и асинхронной. Синхронной параллельной работой называется такая, при которой все двигатели имеют одинаковую угловую скорость коленчатых валов или между угловыми скоростями валов отдельных двигателей поддерживается постоянное соотношение. В таких условиях работают дизель-генераторы переменного тока и судовые двигатели, связанные между собой и гребным винтом кинематически жесткими передачами.
Отличительной особенностью асинхронной параллельной работы двигателей является наличие скольжения в передаче от ведущей к ведомой части установки. В таких условиях работают судовые двигатели, включенные в параллельную работу через электромагнитные или гидравлические муфты.
По мере усовершенствования конструкций быстроходных дизелей и особенно технологии их производства (серийного и крупносерийного) стоимость быстроходных дизелей постепенно снижается, что создает более благоприятные условия для применения дизель-редукторных установок.
Практика постройки и эксплуатации дизель-редукторных установок показала, что замена одного тихоходного дизеля с непосредственным приводом гребного вала дизель-редукторной установкой той же мощности с несколькими быстроходными дизелями во многих случаях позволяет снизить первоначальную стоимость установки, ее общую массу, а также сократить размеры машинного отделения. Параллельная работа дизелей в судовых условиях допускает ремонт отдельных дизелей в период рейса, если пониженная мощность установки допустима в процессе движения. Такой ремонт сокращает простой судна.
Примером использования параллельной работы дизелей в транспортных условиях служат тепловозы с силовыми установками, состоящими из нескольких дизелей.
Все сказанное свидетельствует о перспективности применения параллельной работы судовых и транспортных дизелей.
Существенным недостатком параллельной работы дизелей является необходимость включения в цепь между двигателем и потребителем различных передач, что вызывает дополнительные потери мощности, которые необходимо учитывать при подборе двигателей.
|