Топливная система судовой дизельной установки

Топливная система судовой дизельной установки

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые дизельные установки Топливная система дизельного двигателя Топливная система для использования самых тяжелых сортов топлива

В связи с ухудшением качества тяжелых топлив, применяемых в судовых дизелях (вязкость от 380 до 600 мм 2 /с при 50 °С или 3500—6000 с R1 при 100 F), дизелестроительные фирмы разработали специальные системы топливоподготовки закрытого типа (рис. 5.14, а).

В отличие от обычных (открытых, рис. 5.14, б) в разработан­ной системе топливоподготовки вместо смесительной цистерны устанавливается блок подачи топлива, включающий смеситель­ный клапан, топливные насосы, деаэратор, топливорасходомер, клапан регулирования давления, статический смеситель и панель управления. Эта схема позволяет поддерживать повышенное давление во всей топливоподающей системе, что предохраняет наступление кипения и образования паров и газов в топливе при температурах 130—150 °С, необходимых для обеспечения требуе­мой вязкости современных низкосортных сортов тяжелого топлива.

Установочное значение температуры топлива задается в соот­ветствии с избранной пропорцией смешения топлив (т.е. вязкос­ти смеси). Цифровой пропорциональный контроллер DRС-100 фирмы «Элатек» (Финляндия), работающий на микропроцессоре, выдерживает температуру окружающей среды 70 °С (пропорция смешивания 0—100 % при вязкости топлива до 700 мм 2 /с при 50 °С).

В обычных (открытых) системах топливоподготовки за счет

выкипания легких фракций при 100—150 °С и нормальном атмо­сферном давлении улетучивается приблизительно 1—2 % топлива (иногда может составлять даже 7 % по массе). Испытания прово­дились на топливе вязкостью 700 мм 2 /с при 50 °С, подогретом до 160 °С. При поступлении топлива из смесительного блока к бустерным насосам увеличивается образование пузырей в клапанах, всасывающих фильтрах, расходомерах вследствие непрерывного падения давления, что способствует возникновению кавитации в насосах и в трубопроводах. В случае чрезмерного газообразова­ния бустерные насосы не обеспечивают постоянного давления, что может нарушать работу ТНВД и форсунок, а следовательно, и дизеля.

Чтобы все фракции топлива находились в жидком состоянии при всех рабочих температурах (130—150 °С), давление поддер­живается равным 0,4—0,5 МПа с помощью клапана регулирования давления. Газоотделитель 5 использует циклонный принцип ра­боты и предназначен для лучшего перемешивания топлива и отвода через выпускной клапан 7 в цистерну тяжелого топлива избыточных газов, образующихся при движении топлива. На па­нели управления имеется индикатор работы выпускного клапана, управляемого с помощью поплавка. Статический смеситель 8 обеспечивает гомогенное смешение поступающего в бустерный блок топлива.

Фирма «Элатек» (Финляндия) разработала автоматическую систему смешивания тяжелого и дизельного топлив для судовых. главного двигателя и вспомогательного дизеля. Тяжелое топливо подается системой, включающей бустерный и смесительный модули (рис. 5.15), а также модуль регулирования температуры форсунок.

В случае поступления критического сигнала от любого модуля дизель автоматически переводится на дизельное топливо. Перевод дизеля с дизельного топлива на тяжелое топливо выполняется автоматически и свя­зан с нагрузкой дизеля. Минимальная продолжительная нагрузка дизеля при работе на тяжелом топливе обычно определяется заводом-строителем и составляет 35—50 % N _{е ном} . Она осуществляется в пределах 5—15 мин (этот период можно регулировать).

В бустер ном модуле происходит последующая подготовка топлива перед его подачей в дизель — регулирование вязкости подогревом и фильтрацией. Бустерный модуль включает сдвоен­ные топливоподкачивающие насосы, статический смеситель, пред­варительный подогреватель (паровой, электрический или приме­нение органического теплоносителя и др.) и самоочищающийся фильтр тонкой очистки с обводным фильтром.

Бустерный модуль устанавливают на стальном фундаменте с поддоном сбора протечек. Работой топливоподогревателей управ­ляет вискозиметр. Один из насосов постоянно работает в качестве топливоподкачивающего насоса постоянного давления, второй насос — в резерве; он запускается автоматически при снижении давления до установленного предельного значения. Тяжелое топливо поступает к насосам через сдвоенный фильтр, тонкость отсева которого 100 мкм в установке с топливным расходомером или 400 мкм без топливорасходомера. Действительный расход топлива измеряется с точностью 0,3 %.

В высоконапорном баке давление может поддерживаться в диапазоне 0—1 МПа. Возможное появление газов в баке регу­лируется поплавковым выключателем, который управляет систе­мой газоотвода. Панель автоматического управления имеет соб­ственную сигнализацию со следующими сигналами:

— забивка фильтра предварительной очистки;

— резервный запуск насосов;

— выход из строя цифрового контроллера, устанавливающего пропорцию смешивания;

— повреждение газоотводной системы;

— падение давления в баке.

Клапан управления дизельным топливом снабжен электро- пневматическим позиционером (электрический сигнал 4—20 мА преобразуется в пневматический до 0,25 МПа рабочего давления) и ручным управлением.

В отечественной и зарубежной практике судового дизелестроения существует универсальная система топливоподготовки как для главных малооборотных дизелей и среднеоборотным дизелем, так и для вспомогательного дизеля, в качестве методов под­готовки использующая химико-динамическую обработку и ком­плексную очистку топлив.

Система (рис. 5.16) состоит из двух линий: одна — для обработки маловязкого топлива, другая — для обработки высоковязкого топлива. Технология обработки высоковязкого топлива включает два этапа: первый — химико­-динамическая обработка с помощью многофункциональной при­садки, емкости 26 и дозатора 25) второй — обработка, проводимая непосредственно перед подачей в расходную цистерну дизеля.

Топливная система судна

Изучение системы судовой дизельной установки. Основы конструкции топливных насосов. Тепловое состояние и охлаждение форсунок с многодырчатыми распылителями. Проверка и регулировка угла опережения подачи топлива. Подготовка к притирке распылителя.

Подобные документы

Топливо для дизельных двигателей. Система питания, процесс приготовления горючей смеси внутри цилиндра дизеля и карбюраторного двигателя. Назначение и конструкция топливных насосов высокого давления; форсунка. Условия смесеобразования и сгорания топлива.

реферат, добавлен 21.02.2020

Классификация высокоэффективных технологий по восстановлению и упрочнению высокоточных подвижных соединений, основанных на процессах нанотехнологий. Восстановление элементов кинематической цепи привода топливных насосов высокого давления двигателей.

автореферат, добавлен 08.02.2018

Конструктивные особенности корпуса судна. Расположение водонепроницаемых переборок и грузовых танков. Основные судовые механизмы и устройства. Тактико-технические характеристики. Состав судовой энергетической установки. Описание деталей остова двигателя.

отчет по практике, добавлен 04.11.2013

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей автомобилей. Радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Регулировка количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Оптимальный температурный режим в системе.

реферат, добавлен 07.12.2011

Система дистанционного автоматизированного управления главным двигателем на судне. Особенности топливной системы, котельной и водоопреснительной установок. Методы проверки технического состояния топливных форсунок. Назначение сепаратора льяльных вод.

отчет по практике, добавлен 20.09.2016

Простота, компактность, высокая надёжность и экономичность как наиболее важные требования к энергетическим установкам транспортных судов. Судовой валопровод — система различных конструктивных элементов, соединяющих гребной винт с главным двигателем.

контрольная работа, добавлен 15.05.2016

Форсунка как основное исполнительное устройство в любой системе впрыска. Конструктивное устройство форсунки впрыска бензина. Наиболее распространенные неисправности форсунок. Промывка форсунок без снятия. Оборудование для очистки форсунок без демонтажа.

реферат, добавлен 16.12.2016

Изучение изображения теоретической поверхности корпуса судна по его чертежу, применение теоретического чертежа при проектировании и постройке судна. Параметры, характеризующие размеры судна. Определение длинны, водоизмещения, грузоподъемности корабля.

лекция, добавлен 20.09.2018

Преимущества инжекторных впрысковых систем подачи топлива. Анализ устройства и электросхемы системы моно впрыска топлива и ее применение в автомобиле ВАЗ 21213. Основные этапы проведения диагностики и ремонта. Диагностические коды системы впрыска.

курсовая работа, добавлен 28.09.2009

Устройство системы распределенного впрыска топлива и ее компоненты: датчики, блок управления, электробензонасос с реле включения, регулятор добавочного воздуха, электромагнитные клапаны форсунок и система зажигания. Функции и роль системы в автомобиле.

Судовой дизель: 4 причины подозрительно относиться к дизельному топливу

С каждым годом требования к количеству вредных выбросов в атмосферу становятся все строже, а поэтому в дизельном топливе увеличивается содержание добавок биотоплива. С одной стороны, забота об экологии это наше общее дело, однако такие изменения могут привести к потенциально ужасным последствиям для вашего новенького яхтенного двигателя.

В последнее время многие яхтсмены обращаются в сервисные центры с вопросами о вероятности возникновения критических проблем с двигателем в море, когда устранить поломку своими силами не представляется возможным. Такими вопросами задаются владельцы как традиционных, так и CR, HPCR судовых дизельных двигателей. Некоторые специалисты не видят причин для паники, так как на протяжении многих лет мы пользуемся аналогичными автомобильными системами и не наблюдаем никаких сложностей в их эксплуатации.

Однако интересен тот факт, что центральной проблемой становится не электроника, а необычайно высокое давление внутри топливной системы в комбинации с частой сменой места заправки дизельного топлива. Миллионы HPCR двигателей устанавливаются в автомобилях, и поломки встречаются достаточно редко, так как топливо расходуется быстро и чаще всего автовладельцы заправляются уже на проверенных заправочных станциях. В этом плане моряки намного более уязвимы: заправка судна осуществляется в различных местах, не всегда известен уровень очистки дизельного топлива и его химические свойства, а еще некоторые яхтсмены частенько позволяют топливу находиться в баке месяцами, а иногда даже и годами.

Как же мы до этого дошли? Очень просто – постепенное уменьшение допустимого количества вредных выбросов в атмосферу в последние 20 лет заставляет изготовителей двигателей модернизировать их конструкцию. Не отстают и производители дизельного топлива, которые ищут более экологичные формулы. Однако быстрые темпы технологического прогресса иногда становятся причинами непредвиденных побочных эффектов, в результате которых уязвимыми становятся судовладельцы, а в особенности те, у кого установлены новые дизельные двигатели. Рассмотрим основные причины того, как именно дизельное топливо может сыграть с вами злую шутку.

1. Содержание в дизельном топливе биокомпонентов.

Сегодня страны Европейского Союза вводят стандарты содержания биодизеля в составе топлива: в настоящее время процент не должен быть меньше 7. Биодизель смешивается с обычным дизельным топливом в концентрации от 5(B5) до 20%(B20). Большинство производителей судовых дизелей гарантируют работу традиционных двигателей на дизеле с 20-процентным содержанием биодобавок, но для HPCR ограничивают содержание биодизеля 5 процентами.

У биодизеля есть значительные преимущества по сравнению с обычным дизельным топливом такие, как уменьшенное содержание загрязняющих атмосферу веществ и улучшенная смазывающая способность. Но есть и серьезные недостатки – это уменьшение эффективности работы и мощности, значительное сокращение срока хранения топлива, засорение системы при низкой температуре.

Биотопливо также обладает свойствами растворителя, которые способны испортить некоторые каучуковые детали старых двигателей или растворить загрязнения от дизельного топлива, что приведет к закоксовыванию элементов системы. Биодизель также содержит большее количество воды в своем составе, что способствует коррозии оборудования, и повышает риск закупорки форсунок.

2. Степень очистки дизельного топлива

В ответ на ужесточение стандартов, в эксплуатацию начали вводиться судовые дизели с топливной системой высокого давления, или HPCR. Давление традиционного двигателя редко превышает 350 бар, а давление внутри HPCR достигает 2700 бар. Для работы с таким давлением дизельный двигатель должен обладать необходимыми отверстиями, зазорами и допусками на механическую обработку. Жидкость под таким давлением вместе с микроскопическими твердыми частицами превращается в струю гидроабразивной резки. Поэтому результатом использования плохо очищенного топлива станет повреждение насоса и деталей инжектора. Для обычных (низкого давления) систем впрыска топлива критический размер частиц для начала абразивного износа составляет около 6-7 микрон. Для HPCR двигателя критический размер частиц составляет приблизительно 2-3 микрона. Абсолютная чистота топлива имеет большое значение для срока службы судового дизеля.

В 1998 году производители судовых дизелей разработали документ Worldwide Fuel Charter (WWFC), который определял минимально допустимую степень загрязнения дизельного топлива, и основывался на европейском стандарте ISO 4406. Но даже если топливо соответствует этому стандарту, типичный уровень загрязнения в топливных баках на первом этапе очистки был в 10 раз больше чем регламентировано ISO. На самом деле, для двигателей HPCR необходимо топливо с минимально допустимым загрязнением в сто раз ниже целевого показателя. На сегодняшний день это представляет собой довольно серьезную проблему для отрасли, так как при фильтрации топлива на нефтеперерабатывающих заводах не ведется учет содержания твердых частиц размером меньше 4х микрон, что критично для систем с высоким давлением. Кроме того, традиционные элементы топливного фильтра не подходят для систем HPCR.

3. Смазывающая способность топлива

В свое время дизельное топливо содержало до 40,000 частиц серы на миллион. Начиная с 1990х, допустимые выбросы оксида азота и твердых частиц и других соединений для транспортных средств постепенно снижались. Соединения серы образуют токсичные газы, выброс которых по современным топливным стандартам должен быть минимальным. Предельное содержание серы постоянно снижается и сейчас находится на уровне 10 частиц на миллион – такое топливо называется дизелем с ультра-низким содержанием серы (ULSD).

К сожалению, уменьшение количества серы в составе дизельного топлива снижает его смазывающую способность, что приводит к уменьшению срока службы деталей двигателя. Кроме того малосернистое топливо имеет меньший срок хранения и повышает вероятность образования парафинового воска при невысокой температуре. Парафин впоследствии забивает топливную систему и фильтры судового дизеля. Для восстановления утраченных свойств в ULSD топливо добавляют специальные присадки.

4. Вода в топливе

Многие удивятся, ведь любой судовой дизель имеет системы фильтрации топлива от воды. Проблемы появляются при использовании ULSD топлива и биодизеля. Поверхностно-активное действие добавок малосернистого топлива и естественная поверхностная активность биодизеля позволяет воде без труда преодолеть первичные топливные фильтры, что влечет за собой неприятные последствия для судового двигателя.

Скорее всего, ситуация со временем улучшится. Изменения в требованиях к содержанию токсичных веществ в выхлопных газах, в частности требования Евро 7 к автомобильным дизелям, подтолкнут изготовителей судовых двигателей к проектированию и установке более эффективных систем фильтрации.

Тем не менее, потребуется некоторое время для внедрения новых технологий, а пока владельцам двигателей следует быть предельно внимательными к тому, что наливают в баки их судов топливные компании.

В Интернет-магазине Маринэк представлены судовые дизели Nanni: John Deere, Kubota, Toyota, спроектированные с учетом европейских экологических стандартов, а также надежные в эксплуатации с различными видами дизельного топлива.

Система автоматического перехода на другой сорт топлива

Система автоматического перехода на другой сорт топлива (ACS) — это надежная автоматизированная система, позволяющая переводить работающий двигатель с одного сорта топлива на другой в пределах ограничений на величину его вязкости, установленную изготовителем двигателя.

В циркуляционном контуре топливной системы ACS охлаждает топливо вместо его подогрева в целях снижения температуры и обеспечения минимально допустимой вязкости дистилятного топлива. ACS может быть интегрирована с модулем подготовки топлива Alfa Laval Fuel Conditioning Module (FCM) или с любой другой новой или существующей системой.

В циркуляционном контуре топливной системы ACS охлаждает топливо вместо его подогрева в целях снижения температуры и обеспечения минимально допустимой вязкости дистилятного топлива. ACS может быть интегрирована с модулем подготовки топлива Alfa Laval Fuel Conditioning Module (FCM) или с любой другой новой или существующей системой.

Области применения

Строгие требования Международной морской организации, а также местные власти требуют перехода с тяжелого топлива (HFO) на дистилятное топливо с низким содержанием серы при входе в зону контроля выбросов (ECA). Переключение с HFO на легкое топливо создает дополнительные эксплуатационные проблемы, связанные с вязкостью, смазывающими свойствами и полнотой сгорания. Поэтому судовая система подготовки топлива должна быть адаптирована в целях обеспечения защиты системы впрыска и топливной аппаратуры двигателя. Установки охлаждения должны понижать температуру малосернистого судового топлива перед его подачей в двигатель в целях поддержания рекомендованных значений вязкости.

Основные компоненты

Комплект поставки ACS включает всё необходимое для монтажа системы охлаждения топлива. При этом может осуществляться установка новой системы или модернизация существующей.

Охладитель системы ACS

ACS оборудована теплообменником, который использует пресную или морскую воду в качестве охлаждающей среды. Этот пластинчатый теплообменник имеет высокую коррозионную стойкость, эффективность и компактную конструкцию.

Смесительный клапан

Трехходовой смесительный клапан регулирует температуру топлива, поток которого разделяется на две части, и одна из них проходит через охладитель ACS. Бесступенчатая регулировка потока позволяет точно управлять температурой легкого топлива в целях надежного поддержания заданного диапазона температуры и обеспечения нужного значения при впрыске.

Датчик температуры

Датчик передает сведения о величине температуры топлива в блок управления ACS. Монтируется в непосредственной близости от двигателя или на модуле подготовки топлива.

Распределительные клапаны

В состав оборудования ACS входит один трехходовой распределительный клапан, расположенный перед входом охладителя ACS. Два дополнительных трехходовых клапана могут быть включены в поставку по отдельному заказу. Один из них устанавливается на входе подачи топлива, а второй предназначен для переключения на третий вид топлива, если оно используется. Типоразмер клапанов зависит от параметров трубопроводов.

Система управления

ACS управляется и контролируется с помощью панели управления. Состав ее оборудования зависит от выбранных способов дистанционного управления.

• Основной — беспотенциальные контакты (только аварийная сигнализация и считывание параметров)
• Расширенный — беспотенциальные контакты (дистанционное переключение на другой вид топлива, аварийная сигнализация и считывание параметров температуры)
• Modbus — полное дистанционное управление с помощью бортовой автоматической системы

Модульная конструкция

ACS выполнена в виде компактной конструкции, смонтированной на раме и готова к интеграции с любой системой подготовки топлива. При необходимости возможна поставка ACS в виде отдельных компонентов.

Запишитесь на курс «Учет и контроль топлива»

Не секрет, что за последние 10 лет топливная промышленность претерпела значительные изменения. Состав топлива, поступающего на рынок, стал более сложным, а появление зон ECA обусловило необходимость работы с малосернистым топливом, использование которого обострило ряд эксплуатационных проблем. Новые изменения правил ECA (по состоянию на 1 января 2015 г.) обусловили необходимость выбора между легким топливом (MGO), судовым дизельным топливом (MDO) или использованием скруббера. Эти обстоятельства усложнили эксплуатацию судов.

Курс «Учет и контроль топлива» предоставляет ответы и рекомендации в области бункеровки, отбора образцов, хранения и обработки топлива на борту судна.