Разнос двигателя

Разнос двигателя — аварийный 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) а также двигатели параллельного (или независимого) возбуждения.^[2]

Основных причин ухода в разнос дизельного двигателя три: неисправность топливного насоса высокого давления, попадание достаточного для поддержания работы двигателя количества масла в камеру сгорания, в том числе через неисправный турбонагнетатель и неисправность форсунок. Разнос электродвигателей происходит при резкой потере нагрузки или при неисправности системы управления — обрыве в цепи обмотки параллельного или независимого возбуждения.

В отличие от бензиновых двигателей, где регулирование подачи топливо-воздушной смеси для изменения мощности и оборотов коленчатого вала осуществляется дроссельной заслонкой, частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя изменяется количеством топлива, подаваемого топливным насосом высокого давления (ТНВД) в камеру сгорания во время такта впуска. 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.

В большинстве транспортных средств для соблюдения экологических норм по выбросам газов в атмосферу вентиляция картера двигателя выведена во впускной коллектор. Так картерные газы через систему вентиляции дожигаются в камере сгорания во время работы двигателя. У двигателя с сильно изношенной цилиндро-поршневой группой газы прорываются из камеры сгорания через увеличившийся по сравнению с новым двигателем зазор между кольцами, поршнем и стенкой цилиндра в картер, подхватывают масляный туман и выносят его во впускной коллектор через систему вентиляции. Дизельный двигатель может работать на моторном масле, так как оно обладает даже более высокой удельной низшей теплотой сгорания, чем штатное дизельное топливо, поэтому обороты двигателя начинают неуправляемо 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 двигателя даже без подачи топлива. Обороты растут бесконтрольно, так как все штатные способы регулирования воздействуют на подачу из ТНВД, и такой режим работы приводит к тяжёлым авариям и даже разрушению двигателя при обрыве шатунов или заклиниванию поршня. Вывести двигатель из такого режима можно только заглушив впускной тракт, прервав подачу кислорода в камеры сгорания. На ранних грузовиках с дизелями серии ЯАЗ-204 и 206 при возникновении разноса водители своей зимней шапкой затыкали впускной тракт. 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 турбонагнетателя (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 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). Электродвигатель параллельного возбуждения может пойти вразнос, если разорвать цепь обмотки возбуждения.

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]

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 — выталкивание центробежной силой обмотки из пазов ротора и заклинивание двигателя.

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.

Для вывода дизельного двигателя из состояния разноса необходимо срочно перекрыть подачу воздуха, или на жаргоне "задушить мотор". 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 и чревато дорогим ремонтом, 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, что в некоторых случаях делает автоматика, получающая сигнал от тахогенератора.

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.

• разнос двигателя — статья из Большой советской энциклопедии. 
• Seifert, Bill; William G. Seifert, Daniel Spurr. Offshore Sailing: 200 Essential Passagemaking Tips. — McGraw-Hill Education, 2001. — ISBN 0071374248.