Топливная система судового дизель генератора

Яхтинг. Системы судовых дизелей.

мощность судового дизеля

В специфических условиях морской эксплуатации в яхтинге неприхотливость и надежность систем судового дизеля имеют первостепенное значение. До сих пор эти два важнейших качества тесно связаны с таким понятием, как простота конструкции. То, до какой степени дизельный двигатель позволяет отсечь от себя потенциально проблемные узлы и остаться при этом не просто работоспособным, но и гарантированно надежным в запуске с последующей упрямой работой и несколько хлопотным остановом, наглядно демонстрирует старенький яхтенный дизель.

Судовой дизель с горизонтальным расположением единственного цилиндра уверенно заводится рукояткой даже в легкий мороз: отсутствие фильтра забортной воды, встроенные несменные топливный и масляный фильтры, ни одного электрического элемента. На двигателе, показанном на рисунке ниже (1976 г., не ремонтировался), масло меняется каждый год, 9л топлива в навесном бачке хватает на пару лет.

системы судового дизеля

Современные дизельные двигатели в яхтинге не отстают от темпов технического прогресса – системы судовых дизелей становятся легче, экономичнее, экологичнее, мягче и тише в работе. Все это требует усложнения конструкции: судовой дизель приобретает образ организма, работу которого обеспечивает слаженное взаимодействие систем, каждая из которых отвечает за выполнение своих задач.

«Любое сравнение хромает», но роль этих систем в работе судового дизеля можно сопоставить со значением составляющих компонентов живого организма.

1. Топливная система судового дизеля — желудочно-кишечный тракт. Питание должно быть регулярным и дозированным. Качество пищи определяет и способность работать, и эффективность, и продолжительность, и долговечность самой системы. Вплоть до временного отравления или летального исхода.

2. Масляная система судового дизеля — кровь. Уменьшение необходимого количества масла и ухудшение его качественного состава быстро сделают мотор для начала тяжело больным со всеми вытекающими…

3. Система охлаждения судового дизеля — тепловой баланс. Эффективная работа невозможна без нормальной температуры — аксиома.

4. Система воздухозабора и газовыхлопа судового дизеля — легкие. Свободное дыхание: непридушенный вдох и легкий полный выдох привычны и незаметны до возникновения проблем с этим процессом.

5. Электрооборудование, дистанционное управление, контрольно-измерительные приборы — центральная нервная система. Исправный, в общем-то, судовой дизель может оказаться бесполезным, если нет возможности его запустить и контролировать работу.

Полюбите свой дизель, и он обязательно ответит вам взаимностью.

Топливная система судового дизеля.

Топливная система- самая важная из всех систем судового дизеля, требует внимательного и деликатного отношения — крайне болезненно относится к топливу, смешанному с водой, грязью и даже воздухом.

Топливная система судового дизеля

Дизтопливо через палубную горловину (deck entry, filler cap) (1) заливается в топливные танки (fuel tank) (2). По крайней мере, один топливный танк оборудован датчиком уровня топлива, указатель которого находится на панели приборов. На двигатель топливо подается через запорный вентиль (stopcock) (3) и первичный фильтр-отстойник (water separator/primary filter) (4), отделяющий большую часть отстоя и грязи, затем топливо подкачивающий насос (fuel feed, lift pump) (5) подает топливо на фильтр тонкой очистки (secondary filter) (6). Топливный насос высокого давления — ТНВД (injection pump) (7) отмеряет порции чистого топлива и направляет их в цилиндры через форсунки (injectors) (8). Лишнее топливо возвращается в топливный танк по своей магистрали (fuel leak-off return line) (9). Иногда танк оборудуется углублением с краном слива отстоя (tank drain).

Топливо судового дизеля или что мы заливаем в бак.

Популярная картинка из реальной жизни. Испытанная надежная яхта, беспроблемный судовой дизель, многие годы демонстрирующий свою безотказность в недлинных прибрежных переходах. Двигатель своевременно проходит обслуживание с заменой всех необходимых фильтров. Все замечательно и ничто не предвещало. До того момента, как вдруг не угадали с погодой: задуло, поднялась волна, яхту раскачало и когда, убрав паруса, на «полном газу» она поспешила в порт укрытие, двигатель закашлял и заглох. В самый, как говорят, неподходящий момент: паруса ставить страшно, двигатель упорно не заводится, яхту несет в неизвестном направлении — жизнь уже не так хороша, как раньше, но еще более дорога.

Экипаж средней квалификации обнаружит причину: топливо не подается на судовой дизель, т.к. топливные фильтры забиты грязью. Начинается просветление: отстой — осадок на днище топливного танка, состоящий из воды и грязи, на ровной воде спокойно накапливался долгое время. После хождения под парусами с хорошим креном этот отстой успевал спрятаться до того, как судовой дизель запускался в работу на ровном киле. Теперь внезапная качка взболтала отстой, и он пошел в топливную магистраль, питающую двигатель. И мгновенно заблокировал ее.

Быстрое понимание сути этой проблемы еще не гарантирует, что в ближайшее время она будет устранена и мотор снова порадует своим бодрым и довольным урчанием. И даже если на борту есть светлая голова, золотые руки, инструмент, новые сменные фильтры, время и решимость заняться ремонтом в недобром море — успех зависит от многих других плохо предсказуемых факторов, главные из которых: сохранившаяся емкость стартового аккумулятора и оставшееся количество отстоя в танке. Если в яхтинге первого больше, чем второго — есть шансы на успех. Если наоборот — не каждый захотел бы оказаться в этой компании.

Судовым дизелям требуется чистое топливо, свободное от грязи, воды и воздуха. Любой из этих вредителей может надолго остановить двигатель! Если судовой дизель закапризничал — поиск причины начинайте с топливной системы!

Постоянный рост цен на топливо размывает принципиальность и провоцирует укрепление смиреной готовности заправляться там, «где дешевле». Путь шкипера с канистрой зачастую приводит на задние дворы автохозяйств, сельских кооперативов и рыболовецких артелей. С этого момента начинается лотерея: покупается нечто, о чем будет известно несколько позднее. К чему это приводит в яхтинге было описано выше. Но и заправляя топливом судовой дизель только на заправках не всегда удается избежать подобных проблем. Что поделаешь? Некоторые недобросовестные продавцы превыше всего ценят свою прибыль, даже в ущерб безопасности других участников морского движения. Да и разгильдяйство распространено не только в России. Поэтому надо быть готовым своевременно выявить проблемы с топливом в судовом дизеле и устранить их. Но об обслуживании и ремонте топливной системы судового дизеля в следующей статье.

Судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС)

ИА Neftegaz.RU. Первые судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) появились в начале 20-го века. Датское судно Зеландия, построенное в 1912 г, имело дизельную установку с 2-мя дизелями мощностью по 147,2 кВт.

В настоящее время основную часть устанавливаемых на судах главных энергетических установок составляют ДВС.

Паротурбинные установки имеют только суда с мощностью двигателей от 14700 до 22 100 кВт.

Дизельная энергетическая установка состоит из 1-го или нескольких основных двигателей, а также из обслуживающих их механизмов.

В зависимости от способа осуществления рабочего цикла ДВС разделяют на 4-тактные и 2-тактные.

Дополнительное увеличение мощности достигается с помощью наддува.

По частоте вращения ДВС разделяются на:

  • малооборотные дизели с частотой вращения 100-150 об/мин, которые непосредственно приводят в движение судовой движитель;
  • среднеоборотные — 300-600 об/мин, которые приводят в движение судовой движитель через редуктор.

В 60-х гг одновременно с появлением винтов регулируемого шага начали в качестве главного двигателя применять нереверсивные ДВС вначале на малых судах, траулерах и буксирах, а затем и на больших торговых судах. За счет этого конструкция двигателей упростилась.

Машинное отделение (дизель со вспомогательными механизмами).

Судовая энергетическая установка с ДВС изображена на рисунке.

Кроме главного двигателя предусмотрены еще 2 вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы.

Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов.

Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю.

При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и освобождается в сепараторах и фильтрах от жидких и твердых примесей.

Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла.

Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла.

Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды и охладителей воды и масла.

Читайте также  Тойота венза замена ремня генератора

Пусковая установка, включающая в себя компрессоры, резервуары сжатого воздуха, а также трубопроводы и клапаны, служит для пуска главного и вспомогательных двигателей.

Наряду с указанными выше вспомогательными системами главного и вспомогательных двигателей в машинном отделении находятся и другие судовые механизмы общего назначения.

Принцип действия 4-тактного ДВС показан на рисунке ниже.

В 4-тактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 2 поворота коленчатого вала, т. е. за 4 хода поршня.

Механическая работа совершается только за время 1-го такта, 3 остальных служат для подготовки.

При 1-м такте поршень движется в направлении коленчатого вала.

Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр.

В дизеле без наддува давление всасываемого воздуха равно атмосферному, в дизеле с наддувом к цилиндру подводится уже предварительно сжатый воздух. Во время 2-го такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление.

Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива.

При достижении давления 19,62-39,24 МПа топливо через форсунку впрыскивается в цилиндр, в котором у дизелей без наддува давление сжатого воздуха составляет 2,94-3,43 МПа и температура 550-600°С, а у дизелей с наддувом соответственно 3,92-4,91 МПа и 600-700°С.

Принцип действия 4-тактного дизеля.

Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения.

Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. 3-й такт является рабочим.

Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем в дизелях без наддува от 4,41 до 5,4 МПа, а в дизелях с наддувом — от 5,89 до 7,85 МПа.

Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу.

Во время 4-го такта открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят наружу.

4-тактные судовые ДВС изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.

Принцип действия 2-тактного дизеля.

В рабочий цикл 2-тактного дизеля входят 2 такта, или 1 оборот коленчатого вала.

1-й такт, называемый сжатием, начинается, когда поршень находится в нижнем положении.

Впускные окна в боковых стенках цилиндра открыты. Через эти окна проходит предварительно сжатый продувочный воздух, давление которого должно быть выше давления находящихся в цилиндре расширившихся газов. Одновременно продувочный воздух через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра и наполняет цилиндр новой дозой. Когда впускные окна закрываются поршнем, к цилиндру воздух не подводится. Так как одновременно закрывается и выпускной клапан, воздух в цилиндре сжимается. Этот процесс не показан на рисунке.

Впрыскивание топлива и воспламенение происходит точно так же, как и в 4-тактном ДВС.

Во время 2-го такта — рабочего (или расширения) — расширяющиеся газы совершают механическую работу.

В конце этого такта впускные окна открываются поршнем и процесс продувки цилиндра начинается снова.

Отработавшие газы могут выйти из цилиндра через внешний клапан, либо через управляемые поршнем выпускные окна.

Под наддувом дизельного двигателя понимают подачу к цилиндрам большего количества воздуха, чем требуется для заполнения всего цилиндра при такте всасывания.

Цель наддува заключается в том, чтобы способствовать сжиганию наибольшего количества топлива за 1 рабочий цикл.

Это означает повышение мощности двигателя без увеличения его размеров (диаметра, хода и числа цилиндров), а также частоты вращения.

Наддув можно осуществлять за счет предварительного сжатия воздуха перед цилиндром.

Во всех выпускаемых 4-тактных судовых ДВС предварительное сжатие воздуха происходит с помощью центробежного компрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на отработавших газах дизеля.

Принцип действия газотурбинного нагнетателя.
1 — турбина, работающая на отработавших газах; 2 — отработавшие газы; 3 — свежий воздух; 4 — компрессор; 5 — коленчатый вал; 6 — цилиндр; 7 — поршень.

Принцип действия компрессора показан на рисунке выше. Поступивший из компрессора воздух проходит через фильтры. После открытия впускного клапана сжатый воздух подается через воздушный коллектор к соответствующим цилиндрам.

В двухтактных дизелях предварительное сжатие воздуха происходит в центробежных компрессорах, в пространстве под поршнем, а также в поршневых компрессорах, приводимых в действие двигателем. Давление наддувочного воздуха достигает 0,14-0,25 МПа. На рисунке ниже показан в разрезе главный малооборотный дизель с наддувом.

Принцип действия малооборотного двухтактного дизеля: а — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра; b — одновременно происходит сжатие и всасывание; с — рабочий такт и предварительное сжатие; d — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра двигателя без выходного клапана.

2-тактные дизели изготовляют в виде многоцилиндровых рядных двигателей с 10-12 цилиндрами.

Диаметр цилиндров больших 2-тактных дизелей достигает 1000 мм, ход — 1500-2000 мм.

Мощность цилиндра при общей мощности двигателя более 29 440 кВт составляет от 2900 до 3700 кВт.

В связи с этим ДВС можно использовать в качестве главных двигателей и на крупных судах.

2-тактные дизели имеют очень большие размеры и массу.

Их удельная масса достигает 40-55 кг/кВт. При мощности, например 14 720 кВт, масса составляет 600-800 т.

4-тактный дизель (рядный двигатель).
1 — наддувочный агрегат; 2 — охладитель наддувочного воздуха; 3 — трубопровод отработавших газов; 4 — трубопровод наддувочного воздуха; 5 — трубопровод охлаждающей воды; 6 — масляный трубопровод; 7 — топливный трубопровод; в — распределительный вал; 9 — приводное колесо; 10 — промежуточные шестерни; 11 — приводное колесо коленчатого вала; 12 — коленчатый вал; 13 — шатун; 14 — поршень; 15 — цилиндровая гильза; 16 — камера охлаждающей воды; 17 — крышка цилиндра; 18 — выпускной клапан; 19 — впускной клапан; 20 — топливный клапан; 21 — штанга; 22 — топливный насос; 23 — маслораэбрызгивающее кольцо; 24 — масляная ванна картера; 25 — станина двигателя; 26 — блок цилиндров.

Четырехтактные дизели применяют на судах либо в составе дизель-генераторных установок, либо в качестве главного двигателя в многовальных энергетических установках (по одному дизелю на один движитель) и, соответственно, в многодвигательных установках для одного движителя. Применение среднеоборотных дизелей в качестве главного двигателя дает следующие преимущества:

— увеличение надежности (при выходе из строя одного двигателя остальные продолжают работать);

— уменьшение габаритов и собственной массы деталей (например, клапанов, поршней, кривошипных механизмов, подшипников и т. д.);

— уменьшение удельной массы, которая в зависимости от мощности составляет от 14 до 35 кг/кВт (для мощностей около 2200 кВт).

Среднеоборотные дизели используются также в дизель-электрических энергетических установках в качестве главного двигателя.

4-тактный дизель V-образной конструкции.
1 — поршень; 2 — цилиндровая гильза; 3 — коленчатый вал.

Топливо и топливные системы судовых дизелей.

Авторы: Ю. А. Пахомов, Ю. П. Коробков, Д. В. Дмитриевский, Г. Л. Васильев.
Размер: 6.3 Mb.
Формат: djvu.
Страниц: 496.

В книге приводятся эксплуатационные характеристики жидких и газообразных топлив, типы топливных систем низкого и высокого давления, их принципы действия и характеристики устройств и агрегатов для судовых дизелей работающих на различных сортах топлив. Рассматриваются основные неисправности, причины возникновения и мероприятия по их предупреждению в топливных системах, а также влияние различных факторов на токсичность дизелей и методы ее снижения до требований стандартов. Книга может использоваться как научное пособие для специалистов-эксплуатационников, проектировщиков двигателей с топливными системами низкого и высокого давления, а также в качестве учебного пособия для студентов обучающихся в технических и морских вузах.

В качестве судовых энергетических установок наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия — дизели. Дизели обеспечивают высокую агрегатную мощность и экономичность, большой моторесурс и возможность применения разнообразного жидкого и газообразного топлива.
В практике эксплуатации судовых дизелей часто приходится решать вопросы, связанные с оценкой допустимости и экономической эффективности применения того или иного топлива. Для этого необходимо располагать информацией о свойствах топлива и их влиянии на параметры рабочего процесса и работоспособность деталей цилиндропоршневой группы. К важнейшим эксплуатационным свойствам в первую очередь относятся: вязкость, плотность, температура вспышки и застывания, содержание различных компонентов и др.

Читайте также  Бензиновый генератор 300 ватт

Все более широкое применение в судовых дизелях находят тяжелые и низкосортные топлива. Для оценки их качества перечисленных показа¬телей недостаточно. В частности, увеличение содержания ароматических соединений и асфальтенов ухудшает их способность к воспламенению и сгоранию. При смешивании таких топлив отмечаются случаи нарушения их стабильности, обусловленного высоким содержанием асфальтосмо- листых соединений. В продукты каталитического крекинга попадает ката- лизаторная пыль, состоящая из алюмосиликатов, вызывающих интенсивное абразивное изнашивание цилиндров. В связи с этим появляются до¬полнительные требования по следующим показателям: содержанию асфальтенов, способности к самовоспламенению, стабильности и совместимости, содержанию алюминия, кремния и др.

СОДЕРЖАНИЕ:
ГЛАВА 1. ТОПЛИВО И ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА.
1.1. Принципы получения топлив.
1.2. Требования к топливам.
1. 3. Показатели эксплуатационных свойств дизельных топлив.
1. 4. Присадки к топливам.
1. 5. Стабильность и совместимость топлив.
1. 6. Характеристики топлив.
1. 7. Работа дизеля на термообработанном мазуте.
1. 8. Рекомендации по выбору тяжелого топлива для МОД и СОД.
1.9. Топливные смеси.
1.10. Водотопливные эмульсии.
1.11. Применение горючих газов в качестве топлива дизелей.
1.12. Применение в дизелях топлив на основе переработки угля.
ГЛАВА 2. ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ.
2.1. Предварительная обработка и подача топлива к дизелям.
2. 2. Устройства и агрегаты топливной системы низкого давления.
2. 3. Топливные системы дизелей.
2. 4. Топливные системы газожидкостных дизелей.
ГЛАВА 3. ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
3.1. Требования к топливным системам высокого давления.
3. 2. Тенденции развития топливной аппаратуры дизелей.
3. 3. Основные параметры впрыскивания топлива.
3. 4. Рабочий процесс дизеля и топливоподача.
3. 5. Основные типы топливных систем высокого давления.
3. 6. Дозирование цикловой подачи топлива и выбор способа регулирования.
3. 7. Форсунки.
3. 8. Процессы распыливания и смесеобразования.
3. 9. Конструкции топливной аппаратуры высокого давления.
ГЛАВА 4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1. Особенности эксплуатации и основные мероприятия по обеспечению надежности работы на тяжелых сортах топлива.
4. 2. Анализ дефектов и предотвращение повреждений
топливных насосов высокого давления.
4. 3. Неисправности форсунок, нагнетательных
топливопроводов и их причины.
4. 4. Обслуживание топливных систем высокого давления.
4. 5. Режимы оптимального топливоиспользования и малых нагрузок.
ГЛАВА 5. ЭКОЛОГИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ.
5.1. Основные компоненты вредных выбросов с отработанными газами.
5 2. Требования международных и отечественных стандартов по экологии судовых дизельных двигателей.
5. 3 Сертификация судовых дизелей на соответствие нормам выбросов окислов азота.
5. 4. Характеристики вредных выбросов.
5. 5. Основные направления решения экологических проблем.
5. 6. Влияние регулировочных, конструктивных и эксплуатационных параметров на экологию и экономичность дизеля.
5. 7. Влияние конструктивных факторов топливной аппаратуры и рециркуляции газов на содержание окислов азота и экономичность.
5. 8. Влияние вида топлива на токсичность выпускных газов.
5. 9. Вторичные методы снижения содержания окислов азота в выпускных газах.

FAQ Судовой дизель Nanni: топливная система Common Rail

топливная система Common Rail

На данный момент более 70% всех существующих дизельных двигателей оборудованы топливной системой Common Rail (CR). Подобная популярность обусловлена уникальными особенностями системы, которые позволяют одновременно увеличивать мощность и снижать расход горючего. Помимо наглядной выгоды CR обеспечивает уменьшение производимых шумов и выхлопов при работе двигателя. Поскольку многие судовые дизели Nanni оснащены системой CR, мы поговорим о ней более подробно.

Разработки системы, которая осуществляла бы прямой впрыск горючего в цилиндр, велись еще в в 1930-х годах в СССР. В архивах отмечен даже пример внедрения подобного комплекса на ряд двигателей, но, по причине недостаточного уровня развития электроники, попытки тех лет не увенчались успехом. Прообраз Common Rail появился чуть позже, в конце 60-х годов XX века в Швейцарии. Следующим этапом эволюции системы стала ее адаптация для коммерческого использования корпорацией Denso. Окончательный вид Common Rail приобрела благодаря инженерам компании Fiat, но вот широкое распространение она получила благодаря фирме Bosch, выкупившей права на ее реализацию. Впоследствии представители Fiat не раз высказывали сожаления о подобном просчете, но на тот момент компания просто не имела достаточных ресурсов для полного завершения проекта.

Судовой дизель с Common Rail работает точно также как и индустриальные моторы. Подробная схема строения и осуществления подачи горючего будет рассмотрена ниже.

Все о Common Rail

топливная система Common Rail

Прежде всего, стоит отметить, что за корректную работу всей системы CR отвечает специальный электронный блок управления (ЭБУ). Именно он, основываясь на различных данных, поступающих с датчиков температуры воздуха, давления наддува, положений коленвала и распредвала и прочее, дает команду на начало впрыска и регулирует все сопутствующие процессы .

Все элементы системы поделены на 3 крупные группы:

  • контур низкого давления, к нему относятся бак с топливной массой, подкачивающий насос и фильтр топлива ;
  • контур высокого давления, который включает в себя ТНВД, совмещенный с контрольным клапаном, топливную рампу со всеми входящими контроллерами и форсунки с управляющими элементами;
  • датчики.

Форсунка Common RailСхематично принцип функционирования Common Rail выглядит так: подкачивающий насос забирает топливный материал из хранилища, проводит его через специальный фильтр предварительного подогрева и подает его к КВД. Далее ТНВД доставляет горючее в топливную рампу, где оно содержится под большим давлением. Форсунки присоединены к рампе посредством небольших трубопроводов, поэтому, когда ЭБУ подает сигнал о начале процесса впрыска, клапан каждой форсунки открывается и производит порционную подачу топлива. За один рабочий цикл Ф могут совершить до 9 впрысков. ЭБУ контролирует не только сам процесс ввода горючего материала, но и работоспособность всех элементов Common Rail.

Главными преимуществами CR являются простота конструкции, точная дозировка топлива, поддержка давления ввода горючего на одном уровне в течение всего цикла подачи .

К недостаткам системы можно отнести жесткие требования к качеству топлива и зависимость работы всего комплекса от исправности каждой составляющей.

Судовой дизель Nanni с CR

Судовой дизель с подобной системой обладает лучшими мощностыми и экологическими характеристиками. Среди судовых дизелей Nanni Common Rail реализована в части двигателей на базе Toyota и John Deere. Для примера рассмотрим по одной модели двигателя из каждой категории.

Nanni T4.230 Судовой дизель Nanni T4.230 относится к представителям Toyota и подходит для установки на скоростные суда. Максимальная мощность судового дизеля составляет 230 л.с. Она достигается за счет использования Common Rail и турбокомпрессорного наддува с предварительным охлаждением воздуха. Судовой дизель Nanni T4.230 имеет одобрение SOLAS, что позволяет монтировать его на шлюпки свободного падения и патрульные катера. Сухой вес двигателя составляет 350 кг. Предельная наработка судового дизеля не должна превышать 500 часов.

Nanni N5.180 Судовой дизель Nanni N5.180 из семейства John Deere оборудован системой CR второго поколения, 2-х контурной системой охлаждения, турбонаддувом с интеркулером и прочими необходимыми элементами. Чаще всего данный судовой дизель монтируют на крупные речные и морские суда, паромы и тд. Мощность модели соответствует 180 л.с., а объем двигателя – 4,5 л. Преимуществом двигателя также является широкие возможности модификации, благодаря которым можно добавлять к судовому дизелю необходимые опции.

Двигатели внутреннего сгорания

В начале XX в. начали появляться судовые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Первое в мире датское судно «Зеландия» с дизельной установкой, построенное в 1912 г., имело два дизеля мощностью по 147,2 кВт. Эти ДВС приводили в движение непосредственно по одному гребному винту. После этого ДВС стали совершенствоваться довольно быстро. Процесс особенно ускорился после второй мировой войны. В настоящее время основную часть устанавливаемых на судах главных энергетических установок составляют ДВС. Паротурбинные установки имеют только суда с мощностью двигателей от 14700 до 22 100 кВт. В некоторых странах по традиции, а также исходя из имеющихся производственных мощностей турбинный двигатель применяют и на судах меньшей мощности. Это особенно характерно для судов торгового флота США. Дизельная энергетическая установка состоит из одного или нескольких основных двигателей, а также из обслуживающих их механизмов. В зависимости от способа осуществления рабочего цикла ДВС разделяют на четырехтактные и двухтактные. Дополнительное увеличение мощности достигается с помощью наддува. Существует другой принцип разделения ДВС — по частоте вращения. Малооборотные дизели с частотой вращения 100—150 об/мин непосредственно приводят в движение судовой движитель. Среднеоборотными называют ДВС с частотой вращения 300—600 об/мин. Они приводят в движение судовой движитель через редуктор. Приблизительно до конца 60-х гг. на судах устанавливали реверсивные главные двигатели, позволяющие судну осуществлять задний ход. Только при малых мощностях для реверса ДВС использовали специальные устройства (реверсредукторы), дающие возможность маневрирования. В 60-х гг. одновременно с появлением винтов регулируемого шага начали в качестве главного двигателя применять нереверсивные ДВС вначале на малых судах, траулерах и буксирах, а затем и на больших торговых судах. За счет этого конструкция двигателей упростилась.

Читайте также  Бензиновый генератор europower ep6500t3x230v

Машинное отделение (дизель со вспомогательными механизмами)

Судовая энергетическая установка с ДВС изображена на рисунке. Кроме главного двигателя предусмотрены еще два вспомогательных, которые приводят во вращение генераторы. Для обслуживания главного и вспомогательных двигателей используются вспомогательные механизмы и системы, а также система трубопроводов и клапанов. Топливная система предназначена для подачи топлива из цистерн к двигателю. При этом для уменьшения вязкости топливо подогревается и освобождается в сепараторах и фильтрах от жидких и твердых примесей. Система смазки служит для прокачивания смазочного масла через двигатель с целью уменьшения трения между трущимися поверхностями, а также для отвода части полученного от двигателя тепла и очистки масла. Система охлаждения предусмотрена для отвода от двигателя тепла, которое проникает в основном через стенки цилиндра и возникает во время сжигания топлива, а также для охлаждения циркулирующего смазочного масла. Эта система состоит из насосов для пресной и морской воды и охладителей воды и масла. Пусковая установка, включающая в себя компрессоры, резервуары сжатого воздуха, а также трубопроводы и клапаны, служит для пуска главного и вспомогательных двигателей.

Наряду с указанными выше вспомогательными системами главного и вспомогательных двигателей в машинном отделении находятся и другие судовые механизмы общего назначения. Принцип действия четырехтактного ДВС показан на рисунке ниже. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за два поворота коленчатого вала, т. е. за четыре хода поршня. Механическая работа совершается только за время одного такта, три остальных служат для подготовки. При первом такте поршень движется в направлении коленчатого вала. Под воздействием возникающего при этом разрежения воздух через открытый всасывающий клапан устремляется в цилиндр. В дизеле без наддува давление всасываемого воздуха равно атмосферному, в дизеле с наддувом к цилиндру подводится уже предварительно сжатый воздух. Во время второго такта при закрытых всасывающих клапанах предварительно поступивший воздух перед поршнем подвергается сжатию, за счет чего повышаются температура и давление. Топливоподкачивающий насос, привод которого согласован с движением соответствующего поршня, повышает давление топлива. При достижении давления 19,62—39,24 МПа топливо через форсунку впрыскивается в цилиндр, в котором у дизелей без наддува давление сжатого воздуха составляет 2,94—3,43 МПа и температура 550—600°С, а у дизелей с наддувом соответственно 3,92—4,91 МПа и 600—700°С.

Принцип действия четырехтактного дизеля

Топливо впрыскивается незадолго до того момента, когда поршень достигнет верхнего положения. Впрыснутое и тщательно распыленное топливо в сжатом воздухе нагревается, испаряется и вместе с воздухом образует горячую самовоспламеняющуюся смесь. Третий такт является рабочим. Во время процесса сгорания топлива образуются горячие газы, которые вызывают увеличение давления над поршнем в дизелях без наддува от 4,41 до 5,4 МПа, а в дизелях с наддувом — от 5,89 до 7,85 МПа. Под давлением силы, возникающей за счет давления газов, поршень движется вниз, газы расширяются и производят при этом механическую работу. Во время четвертого такта открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят наружу. Четырехтактные судовые ДВС изготовляются как многоцилиндровые двигатели. Они устроены так, что рабочие такты равномерно распределяются по отдельным цилиндрам.

Принцип действия двухтактного дизеля

В рабочий цикл двухтактного дизеля входят два такта, или один оборот коленчатого вала. Первый такт, называемый сжатием, начинается, когда поршень находится в нижнем положении. Впускные окна в боковых стенках цилиндра открыты. Через эти окна проходит предварительно сжатый продувочный воздух, давление которого должно быть выше давления находящихся в цилиндре расширившихся газов. Одновременно продувочный воздух через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра и наполняет цилиндр новой дозой. Когда впускные окна закрываются поршнем, к цилиндру воздух не подводится. Так как одновременно закрывается и выпускной клапан, воздух в цилиндре сжимается. Этот процесс не показан на рисинке. Впрыскивание топлива и воспламенение происходит точно так же, как и в четырехтактном ДВС. Во время второго такта — рабочего (или расширения) — расширяющиеся газы совершают механическую работу. В конце этого такта впускные окна открываются поршнем и процесс продувки цилиндра начинается снова. Отработавшие газы могут выйти из цилиндра через внешний клапан, либо через управляемые поршнем выпускные окна. Под наддувом дизельного двигателя понимают подачу к цилиндрам большего количества воздуха, чем требуется для заполнения всего цилиндра при такте всасывания. Цель наддува заключается в том, чтобы способствовать сжиганию наибольшего количества топлива за один рабочий цикл. Это означает повышение мощности двигателя без увеличения его размеров (диаметра, хода и числа цилиндров), а также частоты вращения. Наддув можно осуществлять за счет предварительного сжатия воздуха перед цилиндром. Во всех выпускаемых четырехтактных судовых ДВС предварительное сжатие воздуха происходит с помощью центробежного компрессора, который приводится в действие газовой турбиной, работающей на отработавших газах дизеля.

Принцип действия газотурбинного нагнетателя

1 — турбина, работающая на отработавших газах; 2 — отработавшие газы; 3 — свежий воздух; 4 — компрессор; 5 — коленчатый вал; 6 — цилиндр; 7 — поршень.

Принцип действия компрессора показан на рисунке выше. Поступивший из компрессора воздух проходит через фильтры. После открытия впускного клапана сжатый воздух подается через воздушный коллектор к соответствующим цилиндрам. В двухтактных дизелях предварительное сжатие воздуха происходит в центробежных компрессорах, в пространстве под поршнем, а также в поршневых компрессорах, приводимых в действие двигателем. Давление наддувочного воздуха достигает 0,14—0,25 МПа. На рисунке ниже показан в разрезе главный малооборотный дизель с наддувом.

Принцип действия малооборотного двухтактного дизеля

а — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра; b — одновременно происходит сжатие и всасывание; с — рабочий такт и предварительное сжатие; d — предварительно сжатый воздух вытесняет отработавшие газы из цилиндра двигателя без выходного клапана.

Двухтактные дизели изготовляют в виде многоцилиндровых рядных двигателей с 10—12 цилиндрами. Диаметр цилиндров больших двухтактных дизелей достигает 1000 мм, ход — 1500—2000 мм. Мощность цилиндра при общей мощности двигателя более 29 440 кВт составляет от 2900 до 3700 кВт. В связи с этим ДВС можно использовать в качестве главных двигателей и на крупных судах. Двухтактные дизели имеют очень большие размеры и массу. Их удельная масса достигает 40—55 кг/кВт. При мощности, например 14 720 кВт, масса составляет 600—800 т.

Четырехтактный дизель (рядный двигатель)

1 — наддувочный агрегат; 2 — охладитель наддувочного воздуха; 3 — трубопровод отработавших газов; 4 — трубопровод наддувочного воздуха; 5 — трубопровод охлаждающей воды; 6 — масляный трубопровод; 7 — топливный трубопровод; в — распределительный вал; 9 — приводное колесо; 10 — промежуточные шестерни; 11 — приводное колесо коленчатого вала; 12 — коленчатый вал; 13 — шатун; 14 — поршень; 15 — цилиндровая гильза; 16 — камера охлаждающей воды; 17 — крышка цилиндра; 18 — выпускной клапан; 19 — впускной клапан; 20 — топливный клапан; 21 — штанга; 22 — топливный насос; 23 — маслораэбрызгивающее кольцо; 24 — масляная ванна картера; 25 — станина двигателя; 26 — блок цилиндров.

Четырехтактные дизели применяют на судах либо в составе дизель-генераторных установок, либо в качестве главного двигателя в многовальных энергетических установках (по одному дизелю на один движитель) и, соответственно, в многодвигательных установках для одного движителя. Среднеоборотные дизели используются также в дизель-электрических энергетических установках в качестве главного двигателя. Применение среднеоборотных дизелей в качестве главного двигателя дает следующие преимущества:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: