1, Man Me-C-Gi Çift Yakıt Düşük Hızlı Motorun Temel Kavramı. Şu anda, insan ikili yakıt motorları esas olarak ikinci yakıt olarak aşağıdaki yakıt kullanıyor: GI-metan gaz enjeksiyonu, Gie-etan gaz enjeksiyonu, LGIM-metanol sıvı gaz enjeksiyonu, LGIP likifik petrol gaz enjeksiyonu (esas olarak propan ve az miktarda butan oluşur). Bu makalede tanıtılan ikinci yakıt, esas olarak metandan oluşan bir gaz yakıtıdır.
1. LNG sıvılaştırılmış doğal gazın ana özellikleri şu anda çift yakıt motorları için tercih edilen yakıttır. Ana bileşeni, hacimce% 80-85} hacimini açıklayan metandır. Ek olarak, etan, propan, N-butan, izobütan gibi hidrokarbon bileşiklerinin yanı sıra azot, karbon dioksit, su, hidrojen sülfür ve diğer maddeler de içerir. 0. 51MPa basınçta, doygunluk sıcaklığı yaklaşık -137 derecedir ve sıvı yoğunluğu yaklaşık 450kg/m3'tür (farklı hacim metan, etan ve propan yoğunluğunu etkiler). Havadaki metanın kendi kendine imza sıcaklığı (101.3kPa) yaklaşık 538 derece, bu durumdaki dizelin ateşleme noktası yaklaşık 220 derecedir.
2. Man Me-C-Gi'nin çalışma prensibi: Man-C-GI iki zamanlı motor, sıkıştırma strokunun sonunda üst ölü merkeze yakın bir açıda, silindire (yaklaşık%5) silindire enjekte eden dizel döngüsünü (Şekil 1'de gösterildiği gibi) benimser, daha sonra cylinder'daki karışık gazı, yüksek basınçlı gaseg {enjekte eder ve daha sonra yüksek basınçlı gaseg {enjekte eder. Şu anda, silindirde daha önce yanmış olan yüksek sıcaklık gazı, silindire enjekte edilen yüksek basınçlı LNG gazını ateşlemek için yeterlidir.
Şekil 1: Dizel Döngüsü Çalışma Prensibi Diyagramı: MAN ME-C-GI Çift Yakıt İki Zamanlı Motor Yakıt Enjeksiyonu
Kontrol sistemi, geleneksel ME-C modellerinin temel yakıt enjeksiyon fonksiyonlarına ek olarak, gaz yakıt enjeksiyonunu kontrol etmek için özel bir sisteme sahiptir. Motorun başlangıç, yükleme, düşük yük çalışması ve park durumları sadece yakıt kullanır. İkinci yakıt, kullanılabilmesi için belirli bir yükte tamamen hazırlanmış bir yakıt gazı besleme sistemi ve sabit motor çalışması gerektirir. Gaz sistemi arızalandığında, motor kontrol sistemi (ECS) gaz sisteminin çalışmasını hemen durdurabilir ve sadece yakıt sistemini çalıştırabilir.
2, İkinci Yakıt Yardımcı Sistemi
LNG'nin temel özelliklerine göre, standart atmosfer basıncında yaklaşık -162. Me-GI motorları 200-300 barda yüksek basınçlı gaz ve 40-50 derecesinde. Yakıtın düşük sıcaklıklı bir sıvıdan yüksek basınçlı bir gaza dönüştürülmesi, birden fazla dönüşüm aşaması gerektirir ve güvenlik ve güvenilirlik birincil hususlardır. İkinci yakıtın depolama tankından motora taşınması ve fazla gazın geri kazanılması ve tüm sistemin güvenlik koruması için makul bir çözüme ihtiyaç vardır. LNG depolama tanklarından sıvı yakıtı yüksek basınçlı gaza dönüştüren ve güvenli ve güvenilir bir şekilde motorun gaz enjeksiyon sistemine dönüştüren gaz destekli sistem. Sistem aşağıdaki sistemleri ve birimleri içerir: gaz tedarik sistemi, gaz tedarik boru sistemi, gaz valf grubu, inert gaz sistemi, susturucu, harici boru havalandırma sistemi, gaz sızıntıları, dönüş sistemi, sızdırmazlık yağ sistemi ve motor kontrol sistemi (ECS). Şekil 2, gaz destekli sistemin şematik bir diyagramıdır.
Şekil 2: Gaz destekli sistemin şematik diyagramı
1. Yakıt gazı tedarik sistemi, bu tür sıvılaştırılmış ürünleri (LNG taşıyıcıları gibi) taşımak için özel bir gemi olarak, gaz yardımcı sistemlerinin tasarımında, çift yakıt motorlarını kullanan dökme kargo, kap ve LNG yakıtlı ticari gemilere kıyasla farklılık gösterir. MAN, gemi sahiplerinin gereksinimlerini karşılamak için birden fazla isteğe bağlı gaz tedarik sistemi çözümleri tasarlamıştır. Esas olarak üç tip vardır ve aralarındaki en büyük fark, sıvı veya gaz durumunda LNG'yi artırma yöntemini seçip seçmeyeceğidir. Sıvı durumdayken, artırmak için ana ekipman kriyojenik yüksek basınçlı pompa ve HP buharlaştırıcıdır; Gaz halinde, yüksek basınçlı bir kompresör ve intercooler kullanılarak basınç arttırılır. Şekil 3, üç şemanın basitleştirilmiş sürecini göstermektedir.
Şekil 3: Gaz besleme sistemi çözümü
LNG yakıtlı ticari gemilerin örnek olarak alınması, bir gaz besleme sistemi için tipik tasarım şemalarından biri Şekil 4'te gösterilmektedir. Doğal olarak buharlaştırılmış gaz, küçük boyutlu yüksek basınçlı bir kompresör tarafından basınçlandırılır ve düşük sıcaklık yüksek basınçlı bir pompa ile basınçlandırılan sıvı ile karıştırılır. Üretilen yüksek basınçlı gaz, düşük hızlı motora bir yakıt gaz valf treni ile sağlanır. Dört strok DF (çift yakıt) enerji üretim motorlarında ve kazanında kullanılan düşük basınçlı (yaklaşık 6 bar) gaz, buharlaştırıcılar ve ısıtıcılar aracılığıyla dönüştürülür.
Şekil 4: Tipik bir gaz tedarik şeması
Gaz besleme sisteminin kontrol sistemi, motor kontrol sistemine (EC'ler) ait olmayan özel bir sistemdir, ancak iki sistem arasında bir bağlantı vardır. Gaz besleme sisteminin basınç ayarı EC'lerden gelirse, normal basınç, motor işleminin yüküne bağlı olan 200-300 çubuktur.
2. Yakıt gazı besleme boruları çift duvar borularına ve tek duvar borularına bölünür. Tek duvar boruları sadece açık hava alanlarında bulunan boru sistemleri için kullanılırken, kapalı alanlardaki gaz boru hatlarının hepsi çift duvar borularıdır. Çift duvarlı tüpün iç tüpü paslanmaz çelikten yapılmıştır ve havalandırma için iç ve dış duvar tüpleri arasında belirli bir alan bırakılması gerekir. Ana motorun silindirleri arasındaki gaz boruları, ana motorun çalışması sırasında yüksek frekanslı titreşimin neden olduğu boru hattı hasarı ve sızıntıyı azaltabilen bir zincir yapıyı (Şekil 5'te gösterildiği gibi) benimser. Boru sisteminin basınç testi basıncı normal çalışma basıncının% 150'idir.
Şekil 5: Gaz arzı için kullanılan çift duvarlı borular
3. Bir yakıt gaz vanası trenin ana fonksiyonları şunlardır: gaz kullanan motorun çalışması sırasında gaz enjeksiyon sistemine gaz tedarik etmek; Gaz gerekmediğinde, gaz beslemesini kesin ve boru ve valf grubundaki gazı susturucu içine sokun; İç boru vb. Gaz valf grupları genellikle inert gaz sistemlerine birleştirilir, ancak ayrı bir ünite olarak da tasarlanabilir.
4. İnert gaz sistemi esas olarak inert gazı (şu anda azot inert gaz olarak önerilir) gerektiğinde gaz boru hattına üflemek için kullanılır, bu da gaz boru hattındaki tüm kalıntı gazı uzaklaştırabilir. Normal ayar basıncı 10 ± 2 bar'dır.
5. Bir susturucu kullanarak 200-300 çubuğundan yüksek basınçlı gaz basıncını azaltma işlemi yüksek desibel gürültüsü üretecektir. Bir susturucanın işlevi, gürültüyü azaltmak ve 130-170 db (a) içinde kontrol etmektir.
6. Dış boru havalandırma sisteminin gaz boru hattı, iç borudan akan çift duvarlı bir boru tipidir. Güvenlik perspektifinden bakıldığında, iç boru sızarsa, dış ve iç borular arasındaki boşluğa kaçacaktır. Gaz sızıntılarını derhal tespit etmek ve alarmlar vermek ve daha fazla güvenlik önlemleri almak için, sistem harici bir boru havalandırma sistemi tasarlamıştır (bkz. Şekil 6). Havalandırma sistemi, saatte 30'dan fazla hava değişikliği ile tüm gaz çift duvar boruları arasında sürekli havalandırma sağlar. Hava çıkışı, herhangi bir gaz sızıntısını gerçek zamanlı olarak izlemek için gereksiz HC konsantrasyon sensörleri (hidro karbon sensörleri) ile donatılmıştır. MOP'un havalandırma sistemi arayüzü, sistemin HC konsantrasyonu tespitini gözlemleyebilir ve bir arıza durumunda, sistem zamanında alarm verecektir.
Şekil 6: Harici havalandırma sistemi
7. Sızıntı Sorun Giderme için Azot Beslemesi: Bir gaz sistemi sızdığında, gaz güvenlik sistemi HC probundan sızıntıyı tespit edebilir, ancak belirli konumu belirleyemez. Tespit için 10-300/400 barda azot gazı gereklidir. Metan gaz sistemi 10-300 çubuğu kullanırken, etan gaz sistemi 10-400 çubuğu kullanır.
3, yakıt gazı enjeksiyon sistemi yakıt gazı boruları, yakıt gazı adaptörleri, yakıt gazı kontrol blokları ve yakıt gazı enjeksiyon vanalarından oluşur.
1. Yakıt gazı boruları, yüksek basınçlı gaz girişi ve motora bağlı çıkış boru hatlarıdır. Tasarım yaparken, mukavemet, motor titreşimi, sıcaklık farkından kaynaklanan iç stres ve sızıntı gibi faktörlerin dikkate alınması gerekir. Kavisli zincir çift duvar boruları tercih edilir ve her silindir arasındaki gaz boruları bir gaz distribütörü aracılığıyla bağlanır. Çift duvarlı boru alanı, belirli bir uzamsal hacmine sahip dairesel bir kanaldır. Dış boru havalandırma sistemi, enjeksiyon sistemindeki tüm gaz boru hatlarını içerir. Motor çalışması sırasında, gaz sızıntısı ayarlanan konsantrasyona ulaştığında, sistem otomatik olarak yakıt moduna geçecek ve gaz beslemesini durduracaktır. Üfleme için çift duvarlı boru alanına inert gaz sokulacaktır. Şekil 7, silindir kafaları arasındaki zincir gaz borusu bağlantısının şematik bir diyagramıdır.
Şekil 7: Silindir kafaları arasındaki zincir gaz borusu bağlantısının şematik diyagramı
2. Gaz adaptör bloğu: Adaptör bloğu, bir flanş aracılığıyla gaz kontrol bloğuna bağlanır ve işlevi, gaz kontrol bloğuna girip çıkması gereken sistemi veya ortamı bağlamaktır. İç mekan özel olarak tasarlanmış karmaşık bir kanaldır. Şekil 8, dönüşüm bloğunu gaz kontrol bloğundan ayırmanın şematik bir diyagramıdır. Bu sistemler veya ortamlar şunları içerir: gaz girişi ve çıkış boruları, çift duvarlar arasındaki havalandırma sistemleri, servo hidrolik yağ yüksek basınç ve düşük basınçlı yağ kanalları, atık yağ tanklarına servo hidrolik yağ deşarjı, sızdırmazlık yağı (servo yağı ve yüksek basınçlı gazın ayrılması vb.
Şekil 8: Gaz kontrol bloğuna bağlı gaz dönüşüm bloğu
3. Yakıt Gaz Kontrol Bloğu: Yakıt gazı kontrol bloğu, gaz enjeksiyon valfi dışında gaz enjeksiyonunu kontrol eden tüm bileşenleri içeren bir kombinasyondur ve tüm valf grupları için ECS sistemi tarafından kontrol edilir. Temel olarak yakıt gazı akümülatörü, pencere vanası ve kontrol vanası Elwi (elektronik pencere vanası), hidrolik yağ tahrikli gaz enjeksiyon valfı, arıtma valfi, arıtma valfi, gaz sızıntısı tespit deliği, gaz sızıntısı tespit deliği, gaz basınç sensörü, gaz basınç sensörü, gaz basınç sensörü, vb. Şekil 9'da gösterildiği gibi, yüksek basınçlı gazdan geçer, yüksek basınçlı gazdan geçer. kontrol valfinden ve daha sonra bekleme için gaz depolama odasına (stabil gaz basıncını korumak için) girer.
Şekil 9: Gaz Kontrol Bloğu
Gaz enjeksiyonu, belirli bir sırada bir pencere valfi ve bir yakıt gaz enjeksiyon valfi ile birlikte tamamlanır. Pencere valfi normalde kapalıdır ve sadece belirtilen krank açısında açılır ve gaz kontrol bloğundan ve silindir kafasından akümülatör odasından gaz enjeksiyon valfine geçmesine izin verir. Pencere valfi ve enjeksiyon vanası, yüksek basınçlı ortak raylı servo yağı ile açılır ve servo yağının etkisi sırasıyla iki pozisyonda Elwi ve ELGI (Me-C'deki FIVA valfine benzer) iki pozisyonda kontrol edilir. Şekil 10, gaz enjeksiyon sisteminin bileşimi ve enjeksiyon kontrol prensibini göstermektedir. Bu valflerin eylemleri kontrol modülü GCSU/GCCU (MPC+yazılımı) tarafından kontrol edilir.
Şekil 10: Gaz enjeksiyon sisteminin bileşimi ve gaz enjeksiyon kontrolünün şematik diyagramı
Pencere valfi, hidrolik yağ etkisi altında hareket eden farklı çaplı iki piston açacak ve kapatacak şekilde kontrol edilir. Pencere vanalarının ayarlanması, izin verilen zamanlanmış açı pencere periyodu, yani zamansız yanma dışında gaz enjeksiyonunu önlemek için güvenlik perspektifinden kabul edilir. Pencere valfi için izin verilen maksimum açılış açısı nedeniyle, maksimum gaz enjeksiyon miktarının sınırlı olduğu anlamına gelir. ELGI valfi sadece Elwi valfı açık olduğunda açılabilir ve gaz enjeksiyonunun kesin zamanlaması ELGI valfı tarafından kontrol edilir. Servo hidrolik yağının gaz kirliliğini önlemek için, gaz ve hidrolik yağın sızabileceği kanalları bloke etmek için pencere valfi ve gaz enjeksiyon valfinde sızdırmazlık yağı kullanılır. Ayarlanan basınç, gaz basıncından daha yüksek 25-50 çubuktur. Sızdırmazlık yağı sistemi bağımsız pompalar, basınç düzenleyen valf grupları, yüksek basınçlı yağ boruları, basınç biriken birimler vb. Sızdırmazlık yağı kılıfının pencere valfindeki konumu, Şekil 11'de "sızdırmazlık yağı uygulanan" olarak gösterilmektedir.
Şekil 11: Pencere valfının açılış pozisyonu yapısının anatomik diyagramı
Tasfiye valfinin işlevi, akümülatör odasındaki gazı geri dönüş borusuna boşaltmaktır; Bir üfleme valfinin işlevi, pencere valfi ve enjeksiyon valfi arasındaki gazı geri dönüş borusuna boşaltmaktır.
4. Yakıt gazı enjeksiyon valfi, yüksek basınçlı servo yağ borusu, sızdırmazlık yağ borusu, düşük basınçlı yağ tedarik borusu, hidrolik yağ deşarj borusu ve gaz tespit borusu gibi beş boruya bağlanır. Gaz, silindirin iç geçişinden, bekleme için valf gövdesinin altındaki iki sızdırmazlık halkası ile kapatılmış halka şeklindeki odaya (gövde açıklığı) akar (Şekil 12'de gösterildiği gibi).
Şekil 12: Gaz enjeksiyon vanasının şematik diyagramı
Yüksek basınçlı servo yağının işlevi, yay basıncının üstesinden gelmek, gaz valfinin sürüş kaynağını açmak ve elgi tarafından servo yağı tedarikini kontrol etmektir. Düşük basınç hidrolik yağı, hidrolik sistemden havayı ortadan kaldırır. Sızdırmazlık yağı, servo yağına girme olasılığını engeller. Hidrolik yağ serbest bırakma borusunun fonksiyonu, valfi gaz vanası kapatıldığında HCU birimi dönüş yağ tankına açmaya iten servo yağını ve düşük basınçlı hidrolik yağı salgılamaktır. Gaz enjeksiyon valfinde havalandırma sistemine bağlanan bir gaz sızıntısı algılama bağlantı noktası da vardır.