Разнос двигателя

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Разнос двигателя — нештатный режим работы электродвигателя или дизеля, а также в некоторых случаях газотурбинного двигателя, при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения выше допустимой[1]. Такой режим у дизеля обычно наблюдается после холодного пуска или при резком сбросе нагрузки. Физические принципы работы карбюраторного двигателя не позволяют ему войти в разнос. Из электродвигателей к разносу склонны двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (к которым, в числе прочих, относятся тяговые двигатели многих локомотивов, трамваев и троллейбусов) — двигатели параллельного или независимого возбуждения и асинхронные двигатели имеют жёсткую характеристику, исключающую разнос. Однако двигатели параллельного или независимого возбуждения также могут уходить в разнос при обрыве цепи возбуждения.[2]

Причины разноса[править | править код]

Основных причин разноса дизельного двигателя три: неисправность топливного насоса высокого давления, попадание большого количества масла в камеру сгорания через неисправный турбо нагнетатель и неисправность форсунок. Разнос электродвигателей происходит при резкой потере нагрузки, при неисправности системы управления или при неисправности обмоток независимого возбуждения.

Неисправность топливного насоса высокого давления[править | править код]

В отличие от бензиновых двигателей, в которых регулирование подачи топливо-воздушной смеси для изменения мощности и оборотов двигателя осуществляется дроссельной заслонкой, дизельные двигатели управляются изменением количества топлива, подаваемого топливным насосом высокого давления (ТНВД) в камеру сгорания. ТНВД приводится от распределительного вала, и его производительность напрямую задает скорость вращения двигателя. Для поддержания заданных оборотов применяется центробежный регулятор, ограничивающий объём впрыска при увеличении скорости вращения. В случае заклинивания рейки ТНВД разрывается цепь отрицательной обратной связи, в результате чего двигатель в зависимости от положения регулятора может либо заглохнуть из-за недостаточного количества топлива, либо уйти в разнос.

Захват масла[править | править код]

В большинстве транспортных средств вентиляция картера двигателя выведена во впускной коллектор. На сильно изношенном двигателе газы прорываются через стенки поршня из камеры сгорания в картер, подхватывают масляный туман из картера и выносят его во впускной коллектор. Дизельный двигатель может работать на моторном масле, так как оно содержит даже больше химической энергии, чем штатное дизельное топливо, поэтому обороты двигателя начинают расти. В результате увеличения оборотов растёт и количество масляного тумана, захватываемого из картера, и образуется положительная обратная связь. Такой разнос дизеля ещё опаснее, поскольку количество подхватываемого масляного тумана оказывается достаточным для работы вообще без подачи топлива и обороты растут бесконтрольно, так как все штатные способы регулирования воздействуют на подачу из ТНВД, что приводит к тяжёлым авариям. Для защиты от работы на масле на некоторых дизелях (автомобильном ЯАЗ-204, тяжёлом Д49, стоящем на тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях, и др.) во впускном тракте установлена воздушная захлопка, закрывающаяся по сигналу от предельного выключателя.

Дизельный двигатель также может уйти в разнос при прогаре поршня или при неисправности турбины (разрушение уплотнений вала или излом самого вала). При этом масло накапливается в интеркулере, о чём не всегда вспоминают при ремонте — в результате отремонтированный двигатель может вновь уйти в разнос. Нежелательное моторное масло может также попадать во впускной коллектор из протекающих сальников турбокомпрессора, от превышения уровня масла в картере или из-за других механических проблем. В транспортных средствах или стационарных объектах, где используются газодизельные двигатели, потребляющие природный газ, утечка газа также может привести к разносу из-за попадания его в воздухозаборник двигателя[3]. Аналогичная проблема есть и в местах, содержащих угольную пыль, поэтому все машины с дизельными двигателями, работающие в угольных разрезах, обязательно имеют фильтр угольной пыли.

Разнос электрических двигателей[править | править код]

Разнос может возникать только у коллекторных электрических двигателей. У синхронных и асинхронных двигателей частота вращения всегда ограничена частотой тока питающей сети, а у бесколлекторных двигателей — управляющей электроникой. Происходит при резкой потере нагрузки: разрушение механической передачи (срезание приводной шпонки, обрыв приводного ремня), боксование колёс (на локомотивах), разрыв струи перекачиваемой жидкости (у электронасосов).

Разнос газотурбинных двигателей[править | править код]

У некоторых ГТД обороты не всех роторов контролируются регулятором оборотов, поэтому при разрушении компрессора низкого давления (обрыв лопаток, попадание птицы) приводящая его турбина низкого давления теряет нагрузку и может уйти в разнос. Возможна ситуация, когда обрыв вала от турбины к нагрузке произойдёт до точки, от которой приводится регулятор оборотов — например, у НК-8-2У обороты ротора высокого давления контролируются основным насосом-регулятором, обороты ротора низкого давления — ограничителем оборотов ОГ-8-4, приводимым через среднюю опору — то есть от задней опоры компрессора низкого давления. Поэтому многие современные двигатели оборудованы датчиками оборотов, стоящими непосредственно возле турбины (в «горячей зоне»), по данным с которых система защиты выключает двигатель при разносе последних ступеней турбины.[4]

Опасность разноса[править | править код]

Если не предпринимать каких-либо действий по выводу из разноса, двигатель приходит в негодность по одной из перечисленных причин:

  • разрушение двигателя в результате повышенной механической нагрузки (центробежных сил);
  • у дизеля — возгорание в выпускном коллекторе, перегрев и заклинивание двигателя;
  • у электродвигателя — возникновение «кругового огня» вокруг коллектора.

Выведенный из разноса двигатель нуждается в капитальном ремонте, а иногда и вовсе не подлежит восстановлению. На летательном аппарате разрушение турбины может вызвать повреждение конструкции и аварию.

Вывод двигателя из разноса[править | править код]

Для вывода дизельного двигателя из состояния разноса необходимо срочно перекрыть подачу воздуха. Топливную магистраль перекрывать нежелательно, так как в случае попадания масла в цилиндр прекращение подачи топлива не поможет, а только отнимет время. Пытаться нагружать двигатель можно в машинах, у которых передача рассчитана на высокие нагрузки (на тепловозе). Включать высшую передачу и бросать сцепление на механической коробке передач бессмысленно, так как высокий крутящий момент дизеля разрушит трансмиссию[5]. На двигателях, оборудованных декомпрессионным механизмом (например, СМД-12, устанавливаемый на трактор ДТ-75) необходимо срочно ввести его в действие. На первых серийных советских дизельных грузовиках ЯАЗ-204 разнос двухтактного дизеля был весьма распространённым явлением, поэтому водители постоянно держали наготове ветошь, которую в случае разноса засовывали во впускной коллектор. Когда под рукой не было ветоши, в ход шли рукавицы и шапки-ушанки. Многие дизели имеют встроенные системы защиты от разноса.

Для вывода из разноса электрического двигателя необходимо немедленно отключить его от питающей сети.

Профилактика разноса[править | править код]

Профилактика разноса сводится к своевременному техническому обслуживанию: контролю работы ТНВД и центробежного регулятора, недопущению скопления масла во впускном тракте, своевременному ремонту цилиндро-поршневой группы, а также контролю состояния турбокомпрессора.

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]