1, základný koncept ME-C-GI s nízkym rýchlostným motorom. V súčasnosti používajú motory s duálnymi palivami hlavne tieto palivá ako druhé palivo: vstrekovanie plynu gi-metánu, vstrekovanie plynu gie-etánu, vstrekovanie plynu LGIM-metanol kvapalného plynu, LGIP-liquiated ropný plyn (hlavne zložené z propánu a malého množstva butánu). Druhým palivom v tomto článku je plynové palivo zložené hlavne z metánu.
1. Hlavné charakteristiky skvapalneného zemného plynu LNG sú v súčasnosti preferovaným palivom pre motory s dvoma palivami. Jeho hlavným komponentom je metán, ktorý predstavuje približne 80-85% podľa objemu. Okrem toho obsahuje tiež uhľovodíkové zlúčeniny, ako je etán, propán, N-bután, izobután, ako aj dusík, oxid uhličitý, voda, sulfid vodíka a ďalšie látky. Pri tlaku 0. 51MPA je jej teplota saturácie asi -137 a jeho hustota kvapalného kvapaliny je asi 450 kg/m3 (rôzne objemové pomery metánu, etánu a propánu ovplyvňujú hustotu). Teplota metánu metánu vo vzduchu (101,3 kPa) je asi 538 stupňov, zatiaľ čo bod vzostupu nafty v tomto stave je asi 220 stupňov.
2. Pracovný princíp človeka ME-C-GI: dvojtaktný motor Man-C-GI prijíma dieselový cyklus (ako je znázornené na obrázku 1), ktorý vkladá zapaľovacie palivo (asi 5%) do valca v určitom uhle blízko horného mŕtveho centra na konci kompresného zdvihu v tlaku 9 { V tejto dobe je vysokoteplotný plyn, ktorý bol predtým spaľovaný vo valci, dostatočný na zapálenie vysokotlakového LNG plynného plynu injektovaného do valca.
Obrázok 1: Schéma pracovného princípu dieselového cyklu: MAN ME-C-GI Dvojtaktné palivo s dvojtaktným motorom Motor
Riadiaci systém má okrem základných funkcií vstrekovania paliva konvenčných modelov ME-C aj špecializovaný systém na kontrolu vstrekovania paliva plynu. Štartovanie, nakladanie, prevádzka nízkej zaťaženia a parkovacie stavy motora používajú iba palivo. Druhé palivo vyžaduje plne pripravený systém zásobovania palivovým plynom a stabilnú prevádzku motora pri určitom zaťažení skôr, ako sa dá použiť. Keď zlyhá plynový systém, môže systém riadenia motora (ECS) okamžite zabrániť prevádzke plynu a spustiť iba palivový systém.
2, druhý pomocný systém paliva
Podľa základných charakteristík LNG je to typická nízkoteplotná kvapalina so saturačnou teplotou (bod varu) približne -162. 5 stupňov pri štandardnom atmosférickom tlaku. ME-GI motory vyžadujú vysokotlakový plyn pri 200-300 bar a 40-50 stupňa. Transformácia paliva z nízkoteplotnej kvapaliny na vysokotlakový plyn vyžaduje viac stupňov konverzie a bezpečnosť a spoľahlivosť sú hlavnými úvahami. Na prepravu druhého paliva zo skladovacej nádrže do motora na použitie a obnovenie prebytočného plynu, ako aj na ochranu bezpečnosti celého systému, je potrebné primerané riešenie, ako aj na ochranu bezpečnosti celého systému. Systém asistovaným plynom, ktorý prevádza tekuté palivo z skladovacích nádrží LNG na vysokotlakový plyn a bezpečne a spoľahlivo ho dodáva do systému vstrekovania plynu motora. Systém obsahuje nasledujúce systémy a jednotky: systém prívodu plynu, systém prívodu plynu, skupina plynových ventilov, inertný plynový systém, tlmič tlmiča, externý systém ventilácie rúr, systém dusíka na detekciu únikov plynu, návratového systému, systému tesniaceho oleja a systému riadenia motora (ECS). Obrázok 2 je schematickým diagramom systému asistovaného plynu.
Obrázok 2: Schematický diagram systému asistovaného plynu
1. Systém dodávania palivového plynu, ako špecializované plavidlo na prepravu takýchto skvapalnených výrobkov (ako sú nosiče LNG), sa líši v návrhu plynových pomocných systémov v porovnaní s hromadným nákladom, nádobami a obchodnými plavidlami s poháňanými LNG, ktoré používajú motory s duálnym palivom. Man navrhol viac voliteľných riešení systému dodávok plynu, ktoré spĺňajú požiadavky majiteľov lodí. Existujú hlavne tri typy a najväčším rozdielom medzi nimi je, či si vybrať spôsob zvýšenia LNG v stave kvapaliny alebo plynu. Keď je v tekutom stave, hlavným zariadením na podporu je kryogénne vysokotlakové čerpadlo a odparovač HP; V plynnom stave sa tlak zvyšuje pomocou vysokotlakového kompresora a medzichladičov. Obrázok 3 zobrazuje zjednodušený proces troch schém.
Obrázok 3: Riešenie systému prívodu plynu
Ako príklad, ktorý vezmem obchodné plavidlá poháňané LNG, je jednou z typických schém konštrukcie pre systém prívodu plynu znázornené na obrázku 4. Prirodzene odparovaný plyn je pod tlakom tlakom malej veľkosti vysokotlakového kompresora a zmiešaný s kvapalinovým tlakom tlakom nízkoteplotným čerpadlom do výparu. Generovaný vysokotlakový plyn sa dodáva do nízkorýchlostného motora cez vlak ventilu palivového plynu. Plyn s nízkym tlakom (asi 6 barov) používaný v motoroch výroby a kotlov s dvoma palivami) a kotlov s dvoma palivami sa premieňa prostredníctvom výparníkov a ohrievačov.
Obrázok 4: Typická schéma dodávok plynu
Riadiaci systém systému zásobovania plynu je špecializovaný systém, ktorý nepatrí do riadiaceho systému motora (ECS), ale medzi týmito dvoma systémami existuje spojenie. Ak nastavenie tlaku v systéme prívodu plynu pochádza z ECS, normálny tlak je 200-300 bar, ktorý závisí od zaťaženia prevádzky motora.
2. Prívodné potrubia palivového plynu sú rozdelené do potrubí s dvojitou stenou a potrubia s jednou stenou. Potrubia s jednou stenou sa používajú iba pre potrubné systémy umiestnené v oblastiach s otvoreným vzduchom, zatiaľ čo plynové potrubia v uzavretých oblastiach sú všetky dvojité nástenné potrubia. Vnútorná trubica dvojitej rúrky je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele a medzi vnútornými a vonkajšími skúmavkami na stenu je potrebné ponechať určitý priestor. Plynové potrubia medzi valcami hlavného motora prijímajú štruktúru reťazca (ako je znázornené na obrázku 5), ktorá môže znížiť riziko poškodenia potrubia a úniku spôsobeného vysokofrekvenčnými vibráciami počas prevádzky hlavného motora, čo účinne zlepšuje bezpečnosť. Tlak tlaku v potrubnom systéme je 150% normálneho pracovného tlaku.
Obrázok 5: Dvojlôžkové potrubia používané na prívod plynu
3. Hlavné funkcie vlaku ventilu palivového plynu zahŕňajú: zásobovanie plynu do systému vstrekovania plynu počas prevádzky motora pomocou plynu; Ak nie je potrebný plyn, odrežte prívod plynu a vložte plyn vo vnútri potrubia a ventilovej skupiny do tlmiča; Dodávkový inertný plyn na fúkanie vnútorným potrubím atď. Ventily v skupine ventilu sú riadené ECS a pracujú prostredníctvom stlačeného vzduchu. Skupiny plynových ventilov sa zvyčajne kombinujú do inertného plynu, ale môžu byť navrhnuté aj ako samostatná jednotka.
4. Systém inertného plynu sa používa hlavne na vyfúknutie inertného plynu (v súčasnosti sa ako dusík v prípade potreby odporúča ako dusík) do plynového plynovodu, ktorý môže v prípade potreby odstrániť všetok zvyškový plyn v plynovom plyne. Normálny nastavený tlak je 10 ± 2 bar.
5. Proces znižovania vysokotlakového tlaku plynu z 200-300 bar pomocou tlmiča spôsobí vysoký hluk decibelu. Funkciou tlmiča je zníženie hluku a ovládanie ho v rámci 130-170 db (a).
6. Plynové potrubie vetracieho systému vonkajšieho potrubia je dvojitý typ potrubia, pričom vnútorným potrubím prechádza plyn. Z bezpečnostného hľadiska, ak vnútorná rúrka unikne, unikne do priestoru medzi vonkajšími a vnútornými rúrkami. S cieľom okamžite zistiť úniky plynu a vydávanie alarmov a prijať ďalšie bezpečnostné opatrenia, systém navrhol externý systém ventilácie rúr (pozri obrázok 6). Ventilačný systém zaisťuje kontinuálne vetranie medzi všetkými plynovými dvojitými stenami, s viac ako 30 zmenami vzduchu za hodinu. Výstup vzduchu je vybavený redundantnými senzormi koncentrácie HC (senzory hydro uhlíka) na monitorovanie akéhokoľvek úniku plynu v reálnom čase. Rozhranie ventilačného systému MOP môže pozorovať detekciu koncentrácie HC a v prípade poruchy systému bude systém včas vynášať.
Obrázok 6: Externý systém ventilácie
7. Dodávka dusíka na riešenie problémov s únikom: Keď unikne plynový systém, systém bezpečnosti plynu dokáže zistiť únik cez HC sondu, ale nemôže určiť konkrétne umiestnenie. Na detekciu je potrebný plynný dusík pri 10-300/400 bar. Systém metánového plynu používa 10-300 bar, zatiaľ čo systém etánového plynu používa 10-400 bar.
3, systém vstrekovania palivového plynu pozostáva z palivových plynových potrubí, adaptérov palivového plynu, blokov riadenia palivového plynu a vstrekovacích ventilov palivového plynu.
1. Palivové plynové potrubia sú k motoru vysokotlakový vstup a výstupné potrubia. Pri navrhovaní je potrebné zvážiť faktory, ako sú pevnosť, vibrácie motora, vnútorné napätie spôsobené teplotným rozdielom a únikom. Uprednostňujú sa potrubia dvojitej steny zakriveného reťazca a plynové potrubia medzi jednotlivým valcom sú spojené prostredníctvom rozloženia plynu. Dvojitým rúrkovým priestorom je kruhový kanál s určitým priestorovým objemom. Vonkajší rúrkový ventilačný systém obsahuje všetky plynové potrubia v injekčnom systéme. Počas prevádzky motora, akonáhle únik plynu dosiahne koncentráciu set, systém automaticky prepne do režimu paliva a zastaví prívod plynu. Inertný plyn sa zavedie do dvojitého priestoru potrubia na fúkanie. Obrázok 7 je schematický diagram pripojenia reťazového plynového potrubia medzi hlavami valcov.
Obrázok 7: Schematický diagram pripojenia plynových potrubí medzi hlavami valcov
2. Blok plynového adaptéra: Blok adaptéra je pripojený k riadiacemu bloku plynu cez prírubu a jeho funkciou je pripojenie systému alebo média, ktoré musí zadať a ukončiť riadiaci blok plynu. Interiér je špeciálne navrhnutý komplexný kanál. Obrázok 8 je schematický diagram oddelenia konverzného bloku od kontrolného bloku plynu. Medzi tieto systémy alebo médiá patria: vstupné a výstupné potrubia plynu, ventilačné systémy medzi dvojlôžkovými stenami, servopomydraulickým olejom s vysokým tlakom a nízkotlakovým olejovým kanálom, servomorídom hydraulického oleja do nádrží na odpadový olej, tesniacim olejom (separujúci servomorích a vysokotlakový plyn), výtok o oleji Servo oleja na jednotky HCU atď.
Obrázok 8: Blok konverzie plynu pripojený k kontrolnému bloku plynu
3. Riadiaci blok palivového plynu: Riadiaci blok palivového plynu je kombinácia, ktorá obsahuje všetky komponenty, ktoré riadia vstrekovanie plynu, s výnimkou injekčného ventilu plynu, a je regulovaný systémom ECS pre všetky skupiny ventilov. Existuje hlavne akumulátor palivového plynu, ventil okenného ventilu a jeho regulačný ventil ELWI (elektronický ventil okna), ELGI (elektronický vstrekovací ventil plynu) na reguláciu plynu poháňaného hydraulickým olejom, vysoký tlmočníkový ventil, vyfúknutie ventilu, úniky plynu cez konverzáciu plynu prostredníctvom konverzačného bloku plynu cez priechodný blok prechádzajúceho kanála. cez kontrolný ventil a potom vstúpi do skladovacej komory plynu (aby sa udržal stabilný tlak plynu) pre pohotovostný režim.
Obrázok 9: Riadiaci blok plynu
Vstrekovanie plynu je spoločne dokončené okenným ventilom a injekčným ventilom palivového plynu v určitom poradí. Ventil okna je normálne uzavretý a otvára sa iba v stanovenom uhle kľuky, čo umožňuje plynu prechádzať cez regulačný blok plynu a hlavu valca z akumulátorovej komory do vstrekovacieho ventilu plynu. Ventil okna a vstrekovací ventil sa otvoria vysokotlakovým servomoríchom s bežnou koľajnicou a pôsobenie servosolejov je riadené dvoma polohovými trojcestnými ventilmi ELWI a ELGI (podobne ako ako ventil Fiva v ME-C). Obrázok 10 zobrazuje zásadu zloženia a kontroly vstrekovania systému vstrekovania plynu. Akcie týchto ventilov sú riadené riadiacim modulom GCSU/GCCU (Software MPC+).
Obrázok 10: Zloženie systému vstrekovania plynu a schematický diagram kontroly vstrekovania plynu
Ventil okna je ovládaný tak, aby sa otvoril a blízko dvoma piestmi rôznych priemerov pôsobiacich pod pôsobením hydraulického oleja. Nastavenie ventilov okien sa z hľadiska bezpečnostného hľadiska posudzuje, aby sa zabránilo vstreknutiu plynu mimo povoleného obdobia okna načasovaného uhla, tj nepoškodené spaľovanie. Z dôvodu maximálneho povoleného uhol otvárania pre ventil okna to znamená, že maximálne množstvo vstrekovania plynu je obmedzené. Ventil Elgi je možné otvoriť iba vtedy, keď je ventil ELWI otvorený a presné načasovanie vstrekovania plynu je riadené ventilom ELGI. Aby sa zabránilo znečisteniu plynu hydraulického oleja servo, používa sa tesniaca olej vo vnútri ventilu okna a vstrekovacieho ventilu plynu na blokovanie kanálov, kde môže uniknúť plyn a hydraulický olej. Nastavený tlak je 25-50 bar vyšší ako tlak plynu. Systém tesniaceho oleja pozostáva z nezávislých čerpadiel, skupín ventilov regulácie tlaku, vysokotlakových olejových potrubí, jednotiek akumulácie tlaku atď. Tesniaci olej dosahuje nielen určenú polohu na dokončenie funkcie tesnenia, ale má tiež mazací účinok. Poloha tesnenia tesniacich olejov v ventile okna je znázornená na obrázku 11 ako „aplikovaný tesniaci olej“.
Obrázok 11: Anatomický diagram konštrukcie otváracej polohy okna ventilu
Funkciou očistného ventilu je prepustenie plynu v akumulátorovej komore do spiatočného potrubia; Funkciou vyfukovacieho ventilu je vypúšťanie plynu medzi ventilom okna a vstrekovacím ventilom do spiatočného potrubia.
4. Vstupný ventil palivového plynu je pripojený k piatim potrubiam, konkrétne s vysokotlakovým rúrkovým potrubím servomorích, rúrkou z tesniacich olejov, nízkotlakovým napájacím potrubím oleja, potrubím hydraulického oleja a potrubia detekcie plynu. Plynky tečie z vnútorného priechodu hlavy valca do prstencovej komory (otváranie tela) utesnené dvoma tesniakmi pod telom ventilu pre pohotovostný režim (ako je znázornené na obrázku 12).
Obrázok 12: Schematický diagram injekčného ventilu plynu
Funkciou vysokotlakového servo oleja je prekonanie pružinového tlaku, otvorenie jazdeckého zdroja plynového ventilu a reguláciu dodávky servo oleja pomocou ELGI. Nízkotlakový hydraulický olej eliminuje vzduch z hydraulického systému. Tesniaci olej blokuje možnosť plynu vstupu do servosolice. Funkciou potrubia uvoľňovania hydraulického oleja je uvoľnenie servoposétého oleja a nízkotlakového hydraulického oleja, ktorý pri zatvorení plynového ventilu poháňa ventil otvorenie ventilu na otvorenie do jednotky HCU. Na injekčnom ventile plynu je tiež port detekcie úniku plynu, ktorý je pripojený k ventilačnému systému.