1, Podstawowa koncepcja silnika o niskiej prędkości paliwa Man ME-C-GI. Obecnie silniki z podwójnym paliwem MAN wykorzystują głównie następujące paliwa jako drugie paliwo: wtrysk gazowy gi-metan, wtrysk gazu gie -tanowego, wtrysk gazu ciekłego metanolu LGIM, wtrysk gazowy LGIP-liquefild paliwo (głównie złożony z propanu i niewielkiej ilości butanu). Drugim paliwem wprowadzonym w tym artykule jest paliwo gazowe złożone głównie z metanu.
1. Główne cechy LNG upłynnionego gazu ziemnego są obecnie preferowanym paliwem dla silników z podwójnym paliwem. Jego głównym składnikiem jest metan, który stanowi około 80-85% objętości. Ponadto zawiera również związki węglowodorowe, takie jak etan, propan, n-butan, izobutan, a także azot, dwutlenek węgla, woda, siarkow wodór i inne substancje. Przy ciśnieniu 0. 51MPA jego temperatura nasycenia wynosi około -137, a jego gęstość cieczy wynosi około 450 kg/m3 (różne stosunki objętości metanu, etanu i propanu wpływają na gęstość). Temperatura samozachowawcza metanu w powietrzu (101,3 kPa) wynosi około 538 stopni, podczas gdy punkt zapłonu oleju napędowego w tym stanie wynosi około 220 stopni.
2. Zasada pracy Man Me-GI: Dwudrutowy silnik MAN-C-GI przyjmuje cykl oleju napędowego (jak pokazano na rycinie 1), który wtryskuje paliwo zapłonowe (około 5%) do cylindra pod pewnym kątem w pobliżu górnego martwego środka na końcu skoku kompresyjnego, zapala mi mieszany gaz w cylindrze przez zaproszenie nacisku, a następnie wstrzykuje gaz wysokiego presji LNG na {9. bar. W tym czasie gaz o wysokiej temperaturze wcześniej spalony w cylindrze jest wystarczający do rozpalenia wysokiego ciśnienia gazu LNG wstrzykniętego do cylindra.
Rycina 1: Schemat cyklu oleju napędowego: Man ME-C-GI Dwucówki paliwa silnika podwójnego paliwa
System sterowania, oprócz podstawowych funkcji wtrysku paliwa konwencjonalnych modeli ME-C, ma również dedykowany system do kontrolowania wtrysku paliwa gazowego. Stany początkowe, ładowanie, niskie obciążenie i parking silnika wykorzystują tylko paliwo. Drugie paliwo wymaga w pełni przygotowanego systemu zasilania gazu paliwa i stabilnego silnika przy określonym obciążeniu, zanim będzie można je zastosować. Gdy system gazowy działa nieprawidłowo, system kontroli silnika (ECS) może natychmiast powstrzymać działanie systemu gazowego i uruchomić tylko układ paliwowy.
2, drugi system pomocniczy paliwa
Zgodnie z podstawowymi cechami LNG jest to typowa ciecz o niskiej temperaturze o temperaturze nasycenia (temperatura wrzenia) około -162. 5 stopni przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym. Silniki ME-GI wymagają gazu pod wysokim ciśnieniem na pasku 200-300 i stopniu 40-50. Przekształcenie paliwa z cieczy o niskiej temperaturze w gaz wysokociśnieniowych wymaga wielu etapów konwersji, a bezpieczeństwo i niezawodność są głównymi względami. Potrzebne jest rozsądne rozwiązanie do transportu drugiego paliwa ze zbiornika magazynowego do silnika w celu użycia i odzyskania nadmiaru gazu, a także ochrony bezpieczeństwa całego systemu. System wspomagany gazem, który przekształca płynne paliwo z zbiorników magazynowych LNG w gazowy gaz i bezpiecznie i niezawodnie dostarcza go do systemu wtrysku gazu silnika. System obejmuje następujące systemy i jednostki: system zasilania gazu, układ rur dostaw gazowych, grupa zaworów gazowych, system gazu obojętnego, tłumik, system wentylacji rur zewnętrznych, układ azotowy do wykrywania wycieków gazu, systemu powrotu, układu oleju uszczelnienia i systemu kontroli silnika (ECS). Ryc. 2 jest schematem schematu systemu wspomaganego gazem.
Rysunek 2: Schemat układu wspomaganego gazem
1. System zasilania gazu paliwowego, jako wyspecjalizowany statek do transportu takich produktów skroplonych (takich jak nośniki LNG), różni się pod względem projektowania systemów pomocniczych gazowych w porównaniu z ładunkiem masowym, pojemnikami i LNG naczyniami handlowymi, które wykorzystują silniki z podwójnym paliwem. Man zaprojektował wiele opcjonalnych rozwiązań systemowych systemów dostaw gazowych, aby spełnić wymagania właścicieli statków. Istnieją głównie trzy typy, a największą różnicą między nimi jest to, czy wybrać metodę zwiększania LNG w stanie cieczy lub gazowej. W stanie płynnym głównym sprzętem do zwiększania jest kriogeniczna pompa pod wysokim ciśnieniem i waporyzator HP; W stanie gazowym ciśnienie wzrasta przy użyciu sprężarki wysokociśnieniowej i międzycoolerów. Rysunek 3 pokazuje uproszczony proces trzech schematów.
Rysunek 3: Rozwiązanie systemu dostaw gazu
Przykładając naczyni na naczynia handlowe napędzane przez LNG, jeden z typowych schematów projektowych dla systemu zasilania gazu pokazano na rycinie 4. Naturalnie odparowany gaz jest ciśnienie przez sprężarkę pod wysokim ciśnieniem i miesza się z cieczą pod ciśnieniem przez niską temperaturę pompę wysokiego ciśnienia do wyparki. Wygenerowany gaz pod wysokim ciśnieniem jest dostarczany do silnika o niskiej prędkości przez pociąg zaworu paliwowego. Gaz niskociśnieniowy (około 6 barów) stosowany w czterokierunkowym silnikach wytwarzania i kotłach DF (podwójne paliwo) jest przekształcany przez parowniki i grzejniki.
Rysunek 4: Typowy schemat zaopatrzenia w gaz
System sterowania systemem zasilania gazu jest wyspecjalizowanym systemem, który nie należy do systemu kontroli silnika (ECS), ale istnieje połączenie między dwoma systemami. Jeśli ustawienie ciśnienia systemu zasilania gazu pochodzi z ECS, normalne ciśnienie wynosi 200-300, który zależy od obciążenia operacji silnika.
2. Rury dostaw gazu paliwowego są podzielone na podwójne rury ścianowe i rury pojedyncze. Rury pojedynczej ściany są używane tylko do systemów rurowych znajdujących się w obszarach na świeżym powietrzu, podczas gdy rurociągi gazowe w zamkniętych obszarach są podwójnymi rurami ścianowymi. Wewnętrzna rurka podwójnie ścianowanej rurki jest wykonana ze stali nierdzewnej, a między wewnętrznymi i zewnętrznymi rurkami ściennymi należy pozostawić pewną przestrzeń. Rury gazowe między cylindrom silnika głównego przyjmują strukturę łańcucha (jak pokazano na rycinie 5), co może zmniejszyć ryzyko uszkodzenia rurociągu i wycieku spowodowanego wibracją o wysokiej częstotliwości podczas obsługi silnika głównego, skutecznie poprawiając bezpieczeństwo. Ciśnienie testu ciśnienia układu rurowego wynosi 150% normalnego ciśnienia roboczego.
Rysunek 5: Rury z podwójnym murem stosowane do zasilania gazu
3. Główne funkcje pociągu zaworu gazowego obejmują: dostarczanie gazu do systemu wtrysku gazu podczas pracy silnika za pomocą gazu; Gdy gaz nie jest potrzebny, odetnij zasilanie gazu i wprowadzaj gaz wewnątrz rury i grupy zaworów do tłumika; Dostarczanie obojętnego gazu do wydmuchania wewnętrznej rury itp. Zawory w grupie zaworów są kontrolowane przez ECS i działają przez sprężone powietrze. Grupy zaworów gazowych są zwykle łączone w obojętne systemy gazowe, ale można je również zaprojektować jako osobną jednostkę.
4. Układ gazu obojętnego jest wykorzystywany głównie do wydmuchania gazu obojętnego (obecnie azot jest zalecany jako gaz obojętny) w w razie potrzeby gaz gazowy, który może oderwać cały resztkowy gaz w rurociągu gazowym. Normalne ciśnienie ustawione wynosi 10 ± 2 bar.
5. Proces zmniejszania ciśnienia gazu pod wysokim ciśnieniem z paska 200-300 przy użyciu tłumika spowoduje wysoki hałas decybelowy. Funkcją tłumika jest zmniejszenie szumu i kontrolowanie go w 130-170 db (a).
6. Rurociąg gazowy systemu wentylacji rury zewnętrznej jest typem rury o podwójnej murze, z gazem przepływającym przez rurę wewnętrzną. Z perspektywy bezpieczeństwa, jeśli wewnętrzna rury wycieka, ucieknie w przestrzeni między zewnętrznymi i wewnętrznymi rurami. Aby niezwłocznie wykryć wycieki gazu i wyświetlić alarmy oraz podjąć dalsze środki bezpieczeństwa, system zaprojektował zewnętrzny system wentylacji rur (patrz rysunek 6). System wentylacji zapewnia ciągłą wentylację między wszystkimi podwójnymi rurami gazowymi, z ponad 30 zmianami powietrza na godzinę. Gniazdko powietrza jest wyposażone w nadmiarowe czujniki stężenia HC (czujniki węgla wodnego) do monitorowania wszelkich wycieków gazu w czasie rzeczywistym. Interfejs systemu wentylacji MOP może obserwować wykrywanie stężenia HC przez system, aw przypadku nieprawidłowości system będzie w odpowiednim czasie alarmować.
Rysunek 6: Zewnętrzny system wentylacji
7. Zaopatrzenie w azot do rozwiązywania problemów z wyciekami: Gdy układ gazowy wycieka, system bezpieczeństwa gazu może wykryć wyciek przez sondę HC, ale nie może określić określonej lokalizacji. Do detekcji wymagany jest gaz azotowy w 10-300/400. System gazu metanowego wykorzystuje pasek 10-300, podczas gdy system gazowy etanowy używa paska 10-400.
3, System wtrysku gazu paliwowego składa się z rur gazowych paliwowych, adapterów gazu paliwowego, bloków kontroli gazu paliwowego i zaworów wtrysku gazu paliwowego.
1. Rury gazowe paliwowe to pod wysokim ciśnieniem gazowym i rurociągów wylotowych podłączonych do silnika. Podczas projektowania należy wziąć pod uwagę czynniki takie jak wytrzymałość, wibracje silnika, naprężenie wewnętrzne spowodowane różnicą temperatury i wyciekiem. Preferowane są zakrzywione rurki podwójne ścienne, a rury gazowe między każdym cylindrem są podłączone przez dystrybutora gazu. Przestrzeń rur z podwójnie ściany jest okrągłym kanałem o pewnej objętości przestrzennej. System wentylacji rur zewnętrznych obejmuje wszystkie rurociągi gazowe w układzie wtrysku. Podczas pracy silnika, gdy wyciek gazu osiągnie stężenie zestawu, system automatycznie przełącza się w tryb paliwa i zatrzyma zasilanie gazu. Gaz obojętny zostanie wprowadzony do przestrzeni rury o podwójnie ściany do dmuchania. Ryc. 7 jest schematem połączenia rur gazowych łańcuchowych między głowicami cylindrów.
Rysunek 7: Schemat połączenia rur gazowych łańcuchowych między głowicami cylindrów
2. Blok adaptera gazowego: Blok adaptera jest podłączony do bloku sterowania gazem przez kołnierz, a jego funkcją jest podłączenie systemu lub medium, które musi wejść i wychodzić z bloku sterowania gazem. Wnętrze jest specjalnie zaprojektowanym złożonym kanałem. Rycina 8 jest schematem oddzielania bloku konwersji od bloku sterowania gazem. Te systemy lub pożywki obejmują: rurki wlotowe i gniazdkowe, systemy wentylacyjne między podwójnymi ścianami, olej hydrauliczny serwo pod wysokim ciśnieniem i niskim ciśnieniem kanały oleju, zbiorniki oleju hydraulicznego serwomechanizmu do zbiorników olejowych, olej uszczelniający (oddzielający olej i gaz wysokociśnieniowy), serwo wyładowanie oleju do jednostek HCU itp.
Rysunek 8: Blok konwersji gazu podłączony do bloku sterowania gazem
3. Blok kontroli gazu paliwowego: Blok kontroli gazu paliwa jest kombinacją, która obejmuje wszystkie komponenty, które kontrolują wtryskowanie gazu, z wyjątkiem zaworu wtryskowego gazu i jest kontrolowany przez układ ECS dla wszystkich grup zaworów. Istnieje głównie akumulator gazu paliwowego, zawór okienny i jego zawór sterujący ELWI (elektroniczny zawór okienny), ELGI (elektroniczny zawór wtrysku gazu) do kontrolowania hydraulicznego zaworu wtryskowego gazu napędzanego oleju napędzanym oleju, zawór przeczyszczania, zawór odrzucony, otwór wykrywania wycieku gazu, czujnik ciśnienia gazu itp. Pokazano na ryc. 9, wysoko ciasno-ciśnienia bloku sterującego gazem przez blok konwersji, przechodząc przez połączenie wewnętrzne przez połączenie połączone przez wewnętrzny połączony kanał. Sprawdź zawór, a następnie wjeżdża do komory magazynowania gazu (w celu utrzymania stabilnego ciśnienia gazowego) do gotowości.
Rysunek 9: Blok kontroli gazu
Wtrysk gazu jest wspólnie uzupełniany przez zawór okienny i zawór wtrysku gazu paliwowego w określonym zamówieniu. Zawór okienny jest zwykle zamknięty i otwiera się tylko pod określonym kątem korbowym, umożliwiając przechodzenie gazu przez blok sterujący gazem i głowicą cylindra z komory akumulatora do zaworu wtrysku gazu. Zarówno zawór okienny, jak i zawór wtrysku są otwierane przez wysokociśnieniowe olej serwowy na serwo, a działanie oleju serwo jest kontrolowane przez odpowiednio dwa trójstronne zawory ELWI i ELGI (podobnie jak zawór fiva w ME-C). Rycina 10 pokazuje zasadę kontroli składu i wtrysku układu wtrysku gazu. Działania tych zaworów są kontrolowane przez moduł sterujący GCSU/GCCU (oprogramowanie MPC+).
Rycina 10: Skład układu wtrysku gazu i schemat kontroli wtrysku gazu
Zawór okienny jest kontrolowany tak, aby otworzył się i zbliżony dwoma tłokami o różnych średnicach działających pod działaniem oleju hydraulicznego. Konfigurowanie zaworów okiennych jest rozpatrywane z perspektywy bezpieczeństwa, aby zapobiec wtryskowi gazu poza dozwolonym okresem okna kątowego, tj. Niezamodzone spalanie. Ze względu na maksymalny dopuszczalny zestaw kąta otwierającego dla zaworu okiennego oznacza to, że maksymalna ilość wtrysku gazu jest ograniczona. Zawór ELGI można otworzyć tylko wtedy, gdy zawór Elwi jest otwarty, a precyzyjny czas wtrysku gazu jest kontrolowany przez zawór ELGI. W celu zapobiegania zanieczyszczeniu gazu oleju hydraulicznego serwoterkowego, olej uszczelniający jest stosowany wewnątrz zaworu okiennego i zaworu wtrysku gazu w celu blokowania kanałów, w których może wyciekać gaz i olej hydrauliczny. Ustawione ciśnienie jest 25-50 pręt wyższy niż ciśnienie gazowe. System oleju uszczelniający składa się z niezależnych pomp, grup zaworów regulacyjnych, rur oleju pod wysokim ciśnieniem, jednostek akumulujących ciśnienie itp. Olej uszczelniający nie tylko osiąga wyznaczoną pozycję w celu uzupełnienia funkcji uszczelnienia, ale także ma efekt smarowania. Położenie uszczelnienia oleju uszczelniającego w zaworze okiennym pokazano na rysunku 11 jako „Nałożenie oleju uszczelniającego”.
Rysunek 11: Schemat anatomiczny struktury położenia otwierającej zaworu okiennego
Funkcją zaworu oczyszczającego polega na rozładowaniu gazu w komorze akumulatora do rury powrotnej; Funkcją zaworu zwolnienia jest zwolnienie gazu między zaworem okiennym a zaworem wtrysku w rurze powrotnej.
4. Zawór wtrysku paliwa paliwa jest podłączony do pięciu rur, a mianowicie wysokociśnieniowej rurki olejowej, rurka oleju uszczelniająca, rura zaopatrzenia o olej o niskim ciśnieniu, rura rozładowania oleju hydraulicznego i rura wykrywania gazu. Gaz płynie z wewnętrznego przejścia głowicy cylindra do komory pierścieniowej (otwór ciała) uszczelniony przez dwa pierścienie uszczelniające pod korpusem zaworu do gotowości (jak pokazano na rycinie 12).
Rycina 12: Schemat zastawki wtrysku gazu
Funkcją wysokiego ciśnienia oleju serwo jest przezwyciężenie ciśnienia sprężynowego, otwarcie źródła napędu zaworu gazowego i kontrolowanie zasilania oleju serwo przez ELGI. Olej hydrauliczny o niskim ciśnieniu eliminuje powietrze z układu hydraulicznego. Olej uszczelniający blokuje możliwość wejścia gazu do oleju serwo. Funkcją hydraulicznej rury uwalniania oleju jest zwolnienie oleju serwo i niskociśnieniowego oleju hydraulicznego, który napędza zawór, aby otworzył się na zbiornik olejowy powracającej jednostki HCU po zamknięciu. Istnieje również port wykrywania wycieku gazu na zaworze wtrysku gazu, który jest podłączony do układu wentylacji.