1.9Применение в судовых дизелях смесей жидких маловязких авт со стандартным дизельным топливом
При впрыске маловязких легких АВТ (ЛАТ) в жидкой фазе с помощью дизельной топливной аппаратуры необходимо принимать меры по обеспечению надежной работы ее прецизионных элементов и устранению утечек жидкого ЛАТ по зазорам в плунжерных парах или по отсосу этого просочившегося и испарившегося газа.
Одним из способов, позволяющим повысить надежность работы плунжерных пар и устранить утечки ЛАТ, является применение масляных затворов [40, 53].
В этом случае в плунжерных парах и корпусе насоса выполняются дополнительные канавки и сверления, по которым масло из масляной системы двигателя через специальный фильтр подводится к плунжерным парам топливного насоса. Подобные конструктивные решения целесообразно применять при создании многотопливных двигателей различного назначения.
Переводить дизель на маловязкие ЛАТ по методу непосредственного впрыска можно также с помощью специальных приставок, представляющих собой смесители-дозаторы [40, 52, 54]. Конструктивно – это клапанные устройства, монтируемые на каждую секцию топливного насоса. Принцип действия такого смесителя-дозатора основан на подаче маловязкого жидкого АВТ (после отсечки клапана ТНВД) в пространство над поршеньком 10 (рис. 41) в период, когда цикловая подача дизельного топлива, уже подана к форсунке и давление резко уменьшилось, т. е. в период между впрысками. На основе анализа, обобщения и отбора нами разработана схема (рис. 41) топливоподачи, дозирования и регулирования смесевого топлива (смеси дизельного топлива и альтернативных маловязких: газового конденсата, ДМЭ, спиртовых (этанола, метанола), топлив из легких углеводородных фракций, бензина, СНГ и др.). В составе схемы конструкция приставки (смесителя-дозатора рис. 41) аналогична предложенной, построенной и испытанной на кафедре ДВС Одесского института инженеров морского флота (ОИИМФа). В эксплуатации приставка использовалась для подачи смесей дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа на дизеле 6ДР 30/50. В этом случае регулировка топливного насоса и двигателя несколько усложняется, сохраняется необходимость хранения двух топлив, возрастает расход дизельного топлива в качестве запального и др. Однако предложенное нами дополнение схемы элементами регулирования и управления (позиции 23, 24, 25) позволяют упростить эксплуатацию системы, включая дозирование смеси (см. рис. 34).
Рисунок 41 – Смеситель дозатор ОИИМФа для приготовления и подачи к форсунке смесей дизельного топлива и легких альтернативных в период между впрысками:
1- штуцер смесевого топлива; 2, 5, 12 – прокладки уплотнительные; 3 – клапан смесевого топлива; 4 – корпус нижний; 6 – штуцер легкого АВТ; 7, 9, 13 – пружины; 8 – клапан легкого АВТ; 10 – поршенек; 11 – гайка накидная; 14 – корпус верхний.
1.10Применение в судовых дизелях смесей утяжеленных авт со стандартным дизельным топливом
При использовании в судовых дизелях отечественных марок, а также новых отечественных и зарубежных двигателях альтернативных утяжеленных топлив (растительных масел, синтетического жидкого топлива (СЖТ) из углей, нефтяного топлива утяжеленного фракционного состава (УФС) и других в смеси со стандартным дизельным (ГОСТ 305-82) доля таких утяжеленных топлив может составлять до 50%.
Судовые системы смешения топлив должны удовлетворять следующим требованиям: приготовлять высокостабильные топливные смеси с любым заданным содержанием тяжелого топлива; вырабатывать топливные смеси с дисперсностью механических примесей не более 6 мкм; позволять автоматизацию процессов заполнения расходной цистерны главных двигателей; обеспечивать необходимый подогрев топливной смеси перед главным двигателем (до 40-45ºС) при содержании в ней более 30% тяжелого топлива; позволять отключать электродвигатель насоса тяжелого топлива при неработающем насосе дизельного топлива или аварийную сигнализацию при отказе одного из насосов, подающих исходные топлива к смесителю-дозатору.
Технологическая схема системы смешения топлив, изображена на рис. 42. В ней предусмотрены: местный подогрев более тяжелого топлива в запасной цистерне до 30-35°С; очистка исходных топлив в путевых топливных фильтрах; обработка исходных топлив в ультразвуковом смесителе; смешение исходных топлив в заданном соотношении; подогрев топливной смеси перед главными двигателями в путевом теплообменнике. По той же схеме дизельное и тяжелое топлива из танков запаса 7 и 6 шестеренными насосами 4 под давлением 0,6-1,2 МПа подаются к смесителю-дозатору УЗГС-5000 2, там они смешиваются в заданных пропорциях и одновременно обрабатываются ультразвуком. Готовая смесь поступает в расходные цистерны главных 9 или вспомогательных 1 двигателей, что позволяет готовить смесь оптимального состава для разных потребителей.
При отрицательных температурах наружного воздуха предусмотрен местный подогрев тяжелого топлива 5 в запасной цистерне до 30-35 С. Исходные топлива очищают путевыми топливными фильтрами 3 и 8, а топливную смесь - штатными фильтрами, установленными на двигателях.
При повышенном долевом содержании более тяжелого топлива (35% и более) в смеси, подаваемой в главные двигатели типа ЧРН 36/45 и НФД48, предусматривается ее подогрев в путевом теплообменнике 10 до 40-45°С. В качестве теплоносителя рекомендуется использовать воду из контура охлаждения главных двигателей. Рекомендуемая доля (%) тяжелого топлива в топливных смесях для различных типов двигателей: 6ЧРН36/45, НФД48 - 40-45; 6Л275 6С275, НФД36-30-35; 410,5/13, 418/22, 6С160, 6Л160, 6Л110 - 25-30; И12/14/НФД24, ЗД6, ЗД12 - 20-25.
Рисунок 42 - Принципиальная схема системы смешения топлив:
1 – цистерна расходная вспомогательных двигателей; 2 - смеситель-дозатор УЗГС-5000; 3 – фильтр тяжелого топлива; 4 – насос шестеренный; 5 – подогрев тяжелого топлива; 6,7 – запасные цистерны тяжелого и дизельного топлива; 8 – фильтр дизельного топлива; 9 – расходная цистерна главных двигателей; 10 - дополнительный подогреватель смесевого топлива.
Для приготовления топливных смесей по схеме ЛИВТа (рис. 42) на судах рекомендуется использовать ультразвуковые гидродинамические смесители-дозаторы УЗГС-5000, разработанные Куйбышевским филиалом ВНИИНП, эффективность работы которых проверена в эксплуатации на судах пароходства «Волготанкер». Смеситель-дозатор был подключен к судовой системе топлпвоподготовки.
Техническая характеристика смесителя-дозатора типа УЗГС-5000:
Подача по сумме двух потоков, м3/ч ……………………….... 1,0–6,0
Давление топлив на входе в смеситель, МПа……………..…. 0,4 –1,0
Подача насосов, подающих исходные топлива на смеситель, м3/ч...1,5–3,0
Масса смесителя, кг………………………………………..…... 15
Устройство судового смесителя-дозатора изображено на рис. 43. Смеситель состоит из сборного стального корпуса 1 с двумя входными 3 и 7 и одним выходным 4 патрубками. Внутри корпуса вмонтированы 3 резонатора ультразвука: резонаторы I и II ступени 2, 5 и промежуточный резонатор 6, рукоятка 8, шкала 9, нижний корпус 10.
Рисунок
43 – Общий вид смесителя-дозатора ВНИИНП
типа УЗГС-5000
Принцип действия УЗГС-5000 основан на интенсивном высокодисперсном перемешивании движущихся под давлением потоков смешиваемых топлив в резонаторах, где энергия от перепада давления потоков преобразуется в энергию ультразвуковых колебаний благодаря знакопеременному торможению набегающих друг на друга под острым углом в вихревой камере резонаторов струй топлива. Из-за пульсации потоков жидкости с ультразвуковой частотой (18-54 кГц) возникают кавитационные зоны в местах торможения потоков, что приводит к высокодисперсному дроблению и перемешиванию жидкостей.
Дизельное и тяжелое топлива дозируют посредством регулировки проходных сечений между корпусами резонаторов I и II ступени и промежуточным резонатором. Резонаторы перемещаются вдоль оси корпуса при вращении рукоятки смесителя 8.
Дозировка дизельного и тяжелого топлив смесителе-дозаторе осуществляется посредством регулируемых проходных сечений между корпусами резонаторов первой и второй ступени и промежуточным резонатором. Резонаторы перемещаются вдоль смесителя при вращении рукоятки дозирующего устройства.
Наличие в составе системы смешения смесителя-дозатора УЗГС-5000 позволяет решать следующие задачи: обеспечить высокую стабильность получаемых топливных смесей; готовить смесь с различным содержанием тяжелого топлива в зависимости от типа двигателей и условий эксплуатации судна; производить ультразвуковую обработку топливной смеси, что снижает ее потери на фильтроэлементах и уменьшает нагаролакоотложения на деталях цилиндропоршневой группы. дизелей; отказаться от сепарирования тяжелого топлива при содержании в нем до 2% воды.
Таблица 28 – Основные марки дизелей для речного флота и нормы расхода топлива и масла
Марка дизеля
|
Мощность, кВт |
Частота вращения, об\мин |
Расход топлива |
Расход масла
|
Расход масла на угар и замену |
|||
г\(кВт · ч) + 5% |
кг\ч |
г\(кВт · ч) |
кг\ч |
кг\ч |
% к расходу топлива |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Отечественные дизели |
||||||||
|
736 736 1150
883
736
662
662 515 440 294 294 220 330 243 232 166 220 110 220 173 ПО ПО 107 66 58,8 29.4 14.7 40,5 17,7 8,8 |
1700 1550 500
375
350
375
720 300 300 300 400 300 750 750 750 750 750 750 1500 1500 1000 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 |
258 234 213 220 213 224 214 224 214 225 250 238 243 243 235 235 250 250 224 224 224 228 238 229 229 231 235 252 242 252 252 266 266 266 |
190 172 234 253 188 198 158 165 142 150 166 122 107 72 72 54 83 56 52 37 49 25 52,5 40 25 25,5 26 16,6 14,4 7,4 3,7 10,7 4,7 2,4 |
8,15 6,8 3,3
3,3
3,3
4
6,7 4,5 4,75 4,9 6,25 6,8 6,8 6,8 2,04 1,36 2,32 2,04 4.8 4,7 4,1 4,75 3,4 4,0 2,73 5,45 5,4 5,45 5,45 5,45 |
6 5 3,8
2,93
2,42
2,64
4.5 2,3 2,1 1,43 1,83 1,5 2.3 1,65 0,48 0,23 0,51 0,23 1,1 0,85 0,45 0,53 0.36 0,26 0.16 0,16 0,08 0,22 0,1 0,05 |
7 6 4,6
3,6
3
3,6
5.8 4,3 4 2,7 4.2 3,7 4,9 3,3 0,79 0,34 0,81 0,42 3,2 0,94 0,53 0,6 0,68 0,36 0,23 0,22 0,13 0,4 0,17 0.08 |
3,7 3,5 1,9
1.9
1,9
2,5
3,5 3.5 3,7 3,8 5,8 6,8 5,9 5,8 1,5 0,9 1,65 1.7 6 2,35 2,1 2,35 2,6 2,2 1.6 3,0 3,5 3,6 3,5 3,5 |
|
||||||||
Продолжение таблицы 28 |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Дизели германского производства |
||||||||
|
775 736 647 492 640 515 485 485 294 368 441 425 315 315 300 220 530 662 736 287 294 220 147 132 110 74 31 14,7 |
350 375 428 350 375 300 330 428 275 350 500 500 315 500 500 360 1000 1000 1000 1000 750 750 750 750 750 750 750 50 |
218 218 224 218 218 218 218 228 218 218 218 218 218 218 218 218 215 218 218 225 225 220 220 235 257 257 258 72 |
168 160 144 107 138 112 106 112 64 80 96 92,5 68,5 68,5 65,5 48 115 144 160 64,5 66 48,5 23,8 31 28 19 8 4 |
1,85 1,95 2,27 3,3 1,72 1,72 1,95 2,27 3,3 3,3 1,5 1,55 1,55 1,55 3,3 3,3 2,3 2,5 2,5 2,3 1,5 1,5 2,3 4,75 3,94 3,94 4,1 ' 4,2 |
1,43 1,43 1,47 1,6 1,1 0,9 0,95 1.1 0,97 1,21 0,66 0,66 0,66 0,49 1,0 0,73 1,21 1,65 1,81 0,66 0,44 0,33 0,33 0,63 0,43 0,29 0,13 0,06 |
3,7 3,5 3,6 2,9 3,1 2,5 2,4 2,8 1,8 2,25 2,1 2,1 1,5 1,6 2,5 1,35 2,3 2,9 3.2 0,97 0,99 0,73 0,47 0,93 0,76 0,51 0,25 0,12 |
2,2 2,2 2,5 2,8 2,2 2,2 2,3 2,5 2,8 2,8 2,2 2,3 2,2 2,3 2,8 2,8 2 2 2 1,5 1,5 1,5 2 3 2,7 2,7 3,1 3,1 |
Дизели Чешского производства |
||||||||
|
515 404 386 294 276 238 133 100 88 44 44 22 22 11 |
600 500 480 550 500 412 750 750 1000 1000 1500 1000 1500 1500 |
215 225 225 231 226 226 225 238 238 252 252 252 252 252 |
111 91 87 68 63 54 30 24 21 11 11 5,6 5,6 2,8 |
3,5 4,1 4,8 5,1 5,4 4,6 5,15 5,4 5,2 6,5 6,6 6,5 6,6 6,6 |
1,8 1,65 1,86 1,5 1,5 1,3 0,68 0,54 0.45 0,29 0,29 0,14 0,15 0,08 |
2,94 2,8 2,9 2,4 2,53 2,2 1.2 1.6 1,3 0,9 0,75 0,38 0,38 0,19 |
2,65 3,1 3,4 3.5 4 4 4 6,9 6,4 8 6,8 6,8 6,8 6,8 |
Дизели китайского производства |
||||||||
|
330 330 |
1500 1450 |
208 208 |
68 68 |
1,5 1,5 |
495 495 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 28 |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
330 330 330 270 270 220 220 180 180 300 300 159 159 400 400 400 330 330 330 330 330 330 300 300 300 400 400 400 360 360 360 450 450 450 400 400 |
1450 1450 1450 1200 1200 1000 1000 1000 1000 1300 1300 900 900 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1300 1300 1300 1300 1300 1300 51450 1450 1450 1450 1450 |
208 208 208 208 208 208 208 208 208 208 208 208 208 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 |
68 68 68 56 56 46 46 37 37 62,4 62,4 33 33 81,6 81,6 81,6 67 67 67 67 67 67 61,2 61,2 61,2 81,6 81,6 81,6 71,4 71,4 71,4 91,8 91,8 91,8 81,6 81,6 |
1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 |
495 495 495 405 405 330 330 270 270 450 450 238,5 238,5 480 480 480 391 391 391 391 391 391 360 360 360 480 480 480 432 432 432 540 540 540 480 480 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
400 220 220 |
1450 1000 1000 |
204 204 204 |
81,6 44,9 44,9 |
1,2 1,2 1,2 |
480 264 264 |
|
|
* в числителе указывается расход дизельного топлива, в знаменателе – моторного.
Таблица 29 – Классификация дизелей
Дизели условно подразделяются на следующие группы по нескольким признакам |
|
По номинальной мощности: маломощные средней мощности мощные |
|
По частоте вращения коленчатого вала: малооборотные среднеоборотные повышенной оборотности высокооборотные |
– меньше 350 об/мин
|
По средней скорости поршня: тихоходные средней быстроходности быстроходные повышенной быстроходности |
n - меньше 6 м/с n - 6–9 м/с * n - 9–13 м/с n - больше 13 м/с |
Пo степени форсирования (удельной поршневой мощности): нефорсированные форсированные высокофорсированные |
cm - меньше 14,7 кВт/дм2 cm - 14,7–44 кВт/дм2 cm - больше 44 кВт/дм2 |
Таблица 30 – Назначенные ресурсы дизелей, принятые в системе речного флота
Марка дизеля |
Мощность, кВт |
Частота вращения, об/мин |
Назначенный ресурс, тыс. ч |
Марка дизеля |
Мощность, кВт |
Частота вращения, об/мин |
Назначенный ресурс, тыс. ч |
||
до среднего ремонта |
до капитально- го ремонта |
до среднего ремонта |
до капитального ремонта |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
М400 М401А-1 Г60 Г70-5 Г70 5Д50М 6ДР 30/50 4ДР 30/50 18Д 6ЧСПИ 18/82 8ЧСПН 18/22 ЗД12 ЗД6 ЗД6И-235 64 12/14 |
736 736 662 736 883 662 515 294 294 158 220 220 ПО 173 58,8 |
1700 1550 375 350 375 720 300 300 400 750 750 1500 1500 1500 1500 |
1,5 3 20 17 17 16 15 14 14 18 18 4 7 7 7 |
4 8 40 40 40 30 40 40 40 36 36 8 12 12 18 |
4Ч 8,5/11 2Ч 8,5/11 8НФД48А-2У 8НФД48АУ 6НФД48А-2У 6НФД48АУ 8НФД36А-1У 8НФД36-1У 6НФД26А-3 6НФД26А-2 0НФД24 2НФД18 6Л275/III-ПН 6Л275Рр/II-ПН 6Л275-ПН |
17,7 8,8 775 736 640 485 425 300 278 285 ПО 14,7 515 404 386 |
1500 1500 350 375 375 330 500 500 1000 750 750 750 600 500 480 |
5 5 20 18 20 22 17 19 12 13 13 10 18 18 20 |
13 13 36 32 36 40 30 34 20 25 20 16 32 34 36 |
Продолжение таблицы 30 |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
6ЧСПН 12/14 44 10,5/13 24 10,5/13
|
107 29,4 14,7
|
1500 1500 1500
|
4 5 5
|
10 12 15
|
6Л275 6Л160-ПНС 6Л260 6Л110 |
294 133 100 44 |
550 750 750 1000 |
22 10 13 10 |
40 17 25 12 |
Потребность ремонта дизелей может быть рассчитана по числу часов их эксплуатации на основе скорости изнашивания основных деталей и значений предельных (нормативных) износов.