Судовые дизельные двигатели и их ремонт. Топливная система судового дизельного двигателя

Судовые дизельные двигатели и их ремонт. Топливная система судового дизельного двигателя

Судовые дизельные двигатели являются источником энергии, которая движет судно. Вращение коленчатого вала передается на трансмиссию, состоящую из редуктора, комплексного вального механизма и лопастного гребного винта, который и придает ход судну. Чем крупнее теплоход, тем более развитой должна быть его энергетическая система, которая должна обеспечивать безопасность судна в плавании. При отказе главного двигателя включается резервный, поскольку остановка огромного контейнеровоза или многопалубного сухогруза посредине океана в штормовых условиях равносильна его гибели.

Основные конструктивные особенности и типы насосов для нефтепродуктов

Главными конструктивными особенностями всех насосных установок для работы с нефтью и продуктами её переработки являются:

• наличие в насосе специальной гидравлической части;
• особые материалы, обеспечивающие установку нефтяного агрегата в условиях открытых площадок;
• специальное торцевое уплотнение;
• взрывозащищенность электрических двигателей.

Основные типы таких установок:

• винтовые;
• центробежные.

Нефтяные насосы винтового типа предназначены для работы в более суровых эксплуатационных условиях, нежели центробежные. Поскольку винтовые установки обеспечивают перекачку рабочей жидкости без контакта с винтами, они могут эффективно функционировать даже при перекачке загрязненных веществ, к которым можно отнести сырую нефть, пульпу, нефтешлам, рассол и так далее. Кроме того, агрегаты такого типа хорошо подходят для работы с высокоплотными веществами.

Лопастные насосы для светлых нефтепродуктов

Оба исполнения обладают хорошей самовсасывающей способностью и создают при этом высокое давление (больше 10 атмосфер), которое обеспечивает сильный уровень напора (больше ста метров).

Двухвинтовые конструкции прекрасно справляются с перекачкой вязких жидкостей (например, мазуты, битумы, гудрон, шлам и тому подобное) даже при условии колебаний температуры окружающей атмосферы. Такая конструкция выдерживает температуру рабочей жидкости до 450 градусов Цельсия, при этом температура окружающего воздуха может быть до минус 60-ти. Двухвинтовые мультифазные установки могут работать с жидкостями, уровень загазованности которых доходит до 90%.

Винтовые агрегаты также можно использовать для разгрузки автомобильных и ж/д цистерн, ёмкостей, заполненных кислотами и для других задач, с которыми центробежные насосы справиться – не способны.

Центробежные насосы для нефти и нефтепродуктов бывают следующих типов:

1. консольные;
2. двухопорные;
3. вертикальные полупогружные (подвесные).

Центробежный насос первого типа оснащается или упругой, или жесткой муфтой, хотя есть и безмуфтовые модификации. Такие установки монтируются либо в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости, или по центральной оси. Или – на лапах. Перекачиваемые вещества должны иметь температуру не выше 400°.

Одноступенчатый консольный насос оснащается рабочими колесами с односторонним ходом. Его можно применять для перекачки нефти или других жидкостей с температурой не выше 200 градусов.

Конструкции двухопорного типа могут быть:

Их модификации бывают с одним или двумя корпусами, а также с односторонним и двусторонним всасыванием. Температура рабочей жидкости в таких установках также не должна превышать 200 градусов.

Вертикальный полу погружной насос для перекачивания нефтепродуктов изготавливается либо с одним, либо с двумя корпусами. Кроме того, в них может быть либо раздельный слив, либо слив через колонну. Помимо этого, бывают модификации с направляющим аппаратом или со спиральным отводом.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя

Чтобы двигатель внутреннего сгорания вырабатывал высокую мощность, заявленную в технических характеристиках, необходимо обеспечить максимально полное сгорание топлива в рабочих цилиндрах. Основная задача насоса ТНВД – качественная подача дизтоплива в камеры сгорания. Данный прибор обеспечивает следующие условия поступление горючего:

• в нужный момент;
• в необходимом количестве;
• при заданном давлении (не ниже 150 Мпа).

Момент подачи порции солярки и ее объем рассчитываются, в соответствии с частотой вращения коленвала мотора. Данные параметры остаются стабильными, не зависят от условий эксплуатации и степени загруженности силового агрегата.

Устройство топливного насоса высокого давления дизельного двигателя:

1. Регулятор режимов.
2. Штуцер дренажный.
3. Клапаны.
4. Плунжерная пара с приводным механизмом.
5. Подкачивающий элемент.
6. Механизм регулировки угла опережения впрыска.

Благодаря слаженной работе составляющих, входящих в конструкцию насоса ТНВД, обеспечивается работоспособность дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Виды водного транспорта

Виды водного транспорта

Разновидность водного транспорта:

• речной – с судами, проходящими по водным путям озер, рек;
• морской – с тяжеловозами, контейнеровозами, с круизными лайнерами, танкерами, осуществляющие перемещение пассажиров и грузов по широким естественным водоемам (океаны, моря, морские каналы, заливы). Различают каботажный и международный дальнего плавания.

Какой водный транспорт использует дизельное топливо

ДТ используют морские и речные суда по причине экономичности расхода дизельного топлива. В таком транспорте он ниже на 40%, по сравнению с бензином. Плюс больше тягловой мощности. И не стоит забывать про пользу для экологии. У ДТ выбросов значительно меньше.

Используют ДТ:

• небольшие лодки;
• модели, относящиеся к крупному морскому или речному транспорту;
• катера.

Заправка речного и морского транспорта

Тяжёлый флотский мазут (HFO) — главный вид ДТ для водного транспорта, его заменитель — сжиженный газ, газойль (MGO).

Судовое маловязкое топливо — заменитель дизеля для автомобильного транспорта, применяется для заправки газотурбинных и дизельных двигателей, оборудования морского и речного транспорта. Производится в результате смешения дизельных частей с газойлями (как автомобильный и тракторный). СМТ содержит большое количество сернистых веществ — до 1,5% на 1 кг топлива, а также малое цетановое число.

Флотский мазут (HFO) получают из смешанных в о ТУ и ГОСТами соотношениях остаточных продуктов нефти с диз. фракциями. Применяют в котельнях водного транспорта.

Сжиженный газ — подобие HFO. При сжигании газа выделяется в атмосферу до 90% меньше токсичных веществ. Но основным барьером на пути к общему переходу отечественного водного транспорта на СПГ является невозможное переустройство всего морского и речного транспорта для использования сжиженного газа в роли основного горючего.

Судовой газойль (MGO) или лёгкое горючее — лучшее ДТ для прохождения судов с мазута, но его стоимость почти в 1,5 раза дороже. Основная особенность газойля — низкое серосодержание — менее 0.1% на 1 кг готового горючего. MGO — главный тип горючего, которым заправляют судна для прохождения через зоны ECA — территории, где функционируют законы и запреты на выделение вредных выделений от сгорания топлива.

Активно применяется сегодня, как на дизельных, так и на бензиновых силовых агрегатах. Основное назначение – обеспечивать своевременную подачу жидкого горючего (бензин или солярка) в цилиндры ДВС.

Система электронного впрыска

Примечательно, что система впрыска на бензиновых и дизельных моторах несколько различается:

• в первом случае процесс впрыска поддерживает образование ТВС (смеси), и только после этого она воспламеняется с помощью искры;
• в дизельных силовых агрегатах подача солярки осуществляется под избыточным давлением, и одна часть горючего, смешиваясь со сжатым воздухом, воспламеняется мгновенно или правильнее сказать, самовоспламеняется.

Основным рабочим органом системы впрыска является форсунка. Управляется она либо механически, либо электронным путём. Последний вариант – электронный впрыск, считается на сегодняшний день самым совершенным, так как обеспечивает экономичность двигателя и снижение вредных компонентов в выхлопных газах.

Схема устройства системы питания дизельного ДВС

Система питания дизельного двигателя состоит из следующих базовых элементов:

1. топливный бак;
2. фильтры грубой очистки дизтоплива;
3. фильтры тонкой очистки топлива;
4. топливоподкачивающий насос;
5. топливный насос высокого давления (ТНВД);
6. инжекторные форсунки;
7. трубопровод низкого давления;
8. магистраль высокого давления;
9. воздушный фильтр;

Дополнительными элементами частично становится электронасосы, выпуск отработанных газов, сажевые фильтры, глушители и т.д. Систему питания дизельных ДВС принято делит на две группы топливной аппаратуры:

• дизельная аппаратура для повода топлива (топливоподводящая);
• дизельная аппаратура для подвода воздуха (воздухоподводящая);

Топливоподводящая аппаратура может иметь различное устройство, но сегодня наиболее распространена система разделенного типа. В такой системе топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки реализованы в виде отдельных устройств. Топливо подается в дизельный двигатель по магистралям высокого и низкого давления.

Дизельное топливо хранится, фильтруется и подается к ТНВД под невысоким давлением посредством магистрали низкого давления. В магистрали высокого давления ТНВД поднимает давление в системе для осуществления подачи и впрыска строго определенного количества топлива в рабочую камеру сгорания дизельного двигателя в заданный момент.

В системе питания дизеля присутствуют сразу два насоса:

• топливоподкачивающий насос;
• топливный насос высокого давления;

Топливоподкачивающий насос обеспечивает подачу топлива из топливного бака, прокачивает горючее через фильтр грубой и тонкой очистки. Давление, которое создает топливоподкачивающий насос, позволяет осуществить подачу топлива по топливопроводу низкого давления к топливному насосу высокого давления.

ТНВД реализует подачу топлива к форсункам под высоким давлением. Подача происходит в соответствии с порядком работы цилиндров дизельного мотора. Топливный насос высокого давления имеет определенное количество одинаковых секций. Каждая из таких секций ТНВД соответствует определенному цилиндру дизельного двигателя.

Данные моторы работают жестко и шумно, имеют небольшой срок службы. В конструкции их системы питания отсутствуют топливопроводы магистрали высокого давления. Указанный тип ДВС не имеет большого распространения.

Вернемся к массовой конструкции дизельного мотора. Дизельные форсунки располагаются в головке блока цилиндров (ГБЦ) дизельного двигателя. Основной их задачей становится точное распыление горючего в камере сгорания двигателя. Топливоподкачивающий насос подает к ТНВД большое количество топлива. Получившиеся избытки горючего и проникающий в систему топливоподачи воздух возвращаются в топливный бак по специальным трубопроводам, которые называются дренажными.

Инжекторные дизельные форсунки бывают двух видов:

• дизельная форсунка закрытого типа;
• дизельная форсунка открытого типа;

Четырехтактные дизельные моторы преимущественно получают форсунки закрытого типа. В таких устройствах сопла форсунки, которые представляют собой отверстие, закрываются особой запорной иглой.

Получается, что внутренняя полость, расположенная внутри корпуса распылителей форсунок, сообщается с камерой сгорания только во время открытия форсунки и в момент впрыска дизельного топлива.

Ключевым элементом в конструкции форсунки выступает распылитель. Распылитель получает от одного до целой группы сопловых отверстий. Именно эти отверстия и образуют факел топлива в момент впрыска. От их количества и расположения зависит форма факела, а также пропускная способность форсунки.

Принцип функционирования

Воздушную часть и топливную систему дизеля до ТНВД — рассматривать особо нечего. Поэтому более подробно коснемся только участка «насос высокого давления – форсунка».

Форсунка в механической системе работает за счет давления топлива. В ней задается порог открытия, при превышении которого топливо начинает впрыскиваться. И чем выше будет это давление, тем больше топлива подастся в цилиндр (оно будет впрыскиваться, пока давление не упадет ниже установленного порога).

На поршне плунжерной пары насоса имеются специальные проточки, благодаря которым за счет проворота относительно них гильзы удается регулировать количество топлива, подвергающегося сжатию.

Участок «ТНВД-форсунка» полностью заполнена топливом (наличие воздуха не допускается), но давления его недостаточно, чтобы открыть форсунку. Плунжерная же пара при срабатывании сначала сжимает порцию топлива, а затем выталкивает его в магистраль. В результате в указанном участке резко повышается давление, что и обеспечивает открытие форсунки и попадание топлива в цилиндр.

Количество подаваемого в цилиндры топлива регулируется изменением положения гильзы плунжерной пары. Проворачивая ее в нужную сторону, можно дозировать количество топлива, которое будет сжиматься в насосе перед попаданием в магистраль.

Конечно, современные дизельные системы питания конструктивно более совершенны, но принцип их работы неизменен. Поэтому все доработки, в основном, касаются повышения точности и количества дозировки.