Характеристики тепловых двигателей

Дизели. Для движения морских судов чаще всего используются двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия — дизели, так как по сравнению с остальными тепловыми двигателями они имеют наиболее высокий к. п.д. при сравнительно дешевом топливе. Мощность и частота вращения дизеля регулируются изменением количества подаваемого в цилиндры топлива и воздуха.

Зависимости момента вращения двигателя и эффективной мощности Р_е на валу от частоты вращения М_е=f₁(n_e), Р_е=f₂(n_e) при длительно допустимой наибольшей подаче топлива называются внешними характеристиками (рис. 1). Дизели допускают кратковременную перегрузку по мощности на 10% при увеличенной подаче топлива. Характеристики, соответствующие перегрузке, показаны штриховыми линиями, а характеристики, соответствующие меньшей подаче топлива,— сплошными и называются частичными характеристиками.

Системы управления судовыми дизель-генераторами

В работе судовых электростанций автоматические системы управления дизель-генераторами обеспечивают пуск:

• одного из основных дизель-генераторов в случае увеличения нагрузки свыше 80 % мощности работающего генератора;
• основного дизель-генератора и перевод на него нагрузки с валогенератора во время маневровых режимов работы судна, когда значительно изменяются напряжение и частота тока на шинах ГЭРЩ; 
• одного резервного дизель-генератора;
• аварийного дизель-генератора при чрезмерном понижении или исчезновении напряжения на шинах основной станции. Время запуска при этом не должно превышать 15 с.

Система автоматического пуска аварийного дизель-генератора обеспечивает его запуск в случае уменьшения напряжения или частоты сети ниже допустимых значений, а также при выходе из строя второго (работающего) дизель-генератора.

Дизельные двигатели NOHAB Polar F20

NOHAB Polar двигатели типа F20 с турбонаддувом четырехтактные. Двигатели рядного исполнения имеют 4 или 6 цилиндров и V-версии имеют 8 -, 12 или 16 - цилиндров.

Двигатели разных исполнений имеют одинаковые цилиндровые агрегаты и охватывают широкий диапазон мощности. Двигатели полностью сбалансированы по отношению к внешним силам и моментам.

Цилиндровый блок и коленчатый вал

Цилиндровым блок, отлит из чугуна с шаровидным графитом. В цилиндровом блоке, в подшипниках, установлены коленчатый и распределительный валы. Шестерни привода распределительных валов установлены на подшипниках в цилиндровом блоке со стороны маховика.

Исполнение нижней части цилиндрового блока предусматривает крепление двигателя к основанию или к фундаментной раме. Восемь фундаментных болтов, расположенных со стороны маховика, и по четыре с каждой стороны двигателя для продольного крепления двигателя.

К передней стенке цилиндрового блока болтами крепится отдельный картер.

Имеется два исполнения масляного поддона, установленного с нижней стороны блока. Первое исполнение - для системы смазки с и «мокрым» картером, когда все масло, предназначенное для смазки двигателя, находится в поддоне. (Для регулятора и турбонагнетателя предусмотрены отдельные системы смазки.)

Системы ДАУ главными двигателями

Системы ДАУ главными двигателями относятся к числу основных систем автоматизации.

В состав дизельной установки входят сам дизель и системы, обеспечивающие его функционирование, — системы пуска, реверса, смазки, охлаждения, топливоподачи, наддува, управления.

Безаварийная и экономичная работа дизельной установки возможна при условии автоматического контроля и управления основными рабочими параметрами дизеля.

К рабочим параметрам, по которым осуществляется автоматическое регулирование, защита и сигнализация, относятся: температура атмосферного воздуха Т₀, наддувочного воздуха во впускном коллекторе Т_к, выпускных газов по цилиндрам и средняя за газовой турбиной T_г, пресной воды на входе O_в1 и на выходе О_в2, смазочного масла на входе О_м1 и на выходе О_м2; давление атмосферного воздуха р₀, воздуха во впускном коллекторе р_к, смазочного масла р_м, газов в выпускном коллекторе р_г, охлаждающей воды р_в; крутящий момент М и частота вращения n коленчатого вала. На рис. 1 представлена обобщенная схема автоматического контроля и регулирования дизеля.

Системы ДАУ судовыми дизель-генераторами

Судовые дизель-генераторы условно можно разделить на две группы: обеспечивающие непрерывное электропитание потребителей в нормальных эксплуатационных режимах; обеспечивающие электроснабжение наиболее ответственных потребителей электроэнергии в аварийных режимах.

В зависимости от объема автоматизации для дизель-генераторов установлены три степени автоматизации. Наибольший интерес представляют системы ДАУ основными и аварийными дизель-генераторами, охватывающие главную часть объемов автоматизации.

На судах отечественной постройки эксплуатируются различные системы ДАУ судовыми дизель-генераторами (ДАУ 7Д12, ДАУ 6Д50А, ДАУ СДГ-Т и др.).

Четвертая редакция Международного стандарта ISO 8217 - Спецификации морских сортов топлив

Четвертая редакция Международного стандарта ISO 8217 - Спецификация морских топлив - и ISO 8216-1 - Классификация морских топлив была опубликована ISO 15 июня 2010. Стандарт ISO каждые 5 лет подвергается пересмотру и в него вносятся коррективы. Международная морская организация (IMO) просила Международную Организацию по Стандартизации (ISO) подготовить спецификацию морских сортов топлива, чтобы она соответствовала переработанному Приложению VI конвенции MARPOL, который введен в действие 01.07.2010. Окончательный проект Международного стандарта (ISO Final Draft International Standard - FDIS) –– ISO FDIS 8217 по-лучил одобрение 19-го мая 2010.

Изменения в Стандарте 8216-1:2010

Стандарт ISO 8216-1 озаглавленный "Классификация морских сортов топлива" был переработан, и теперь он содержит: 4 марки дистиллатных и 6 марок остаточных сор-тов топлив.

Изменения в дистиллатных топливах:

• Введена новая марка дистиллатного топлива - DMZ, с большим значением мини-мальной вязкости 3cSt при 40°C, а все остальные характеристики идентичны марке DMA. Это связано с накопленным опытом эксплуатации и экспериментальными данными относительно потери плотности (увеличением протечек) топливных насосов, их повреждений и износов.
• Марка DMC, представляющая собой смесь остаточных и дистиллатных топлив, была классифицирована, как остаточное топливо RMA10 и переведена в Таблицу классификации остаточных топлив.

Изменения в остаточных топливах:

• Добавлена новая марка, которая обозначена - RMA10.
• Предыдущие марки RMA30 и RMB30 объединены в новую марку - RMB30.
• Предыдущая марка RMF180 исключена.
• Топлива, маркировки RMG, расширены и охватывают 4 марки - 180, 380, 500 и 700.
• Марки RMH 380 и RMH700 исключены.
• Топлива маркировки RMK, расширены и кроме марок 380 и 700 включена марка 500.

Содержание серы (Sulphur) в топливе

Соединения серы являются естественными компонентами сырой нефти, поэтому они всегда будет присутствовать и в остаточных топливах. Основой тяжёлых топлив являются остаточные фракции глубокой переработки нефти, в которых концентрируются сера и её высокомолекулярные соединения.

В связи с ростом цен на нефть и нефтепродукты нефтеперерабатывающие компании совершенствуют процессы переработки нефти, в связи с чем количество остаточных фракций снижается, а содержание серы и её соединений в них увеличивается. Поэтому, чем выше плотность топлива, тем больше в нём содержания серы. Как показывают результаты мониторинга анализов проб топлива относительно содержания серы в топливе, выполненные различными лабораториями по всему миру, за трёхлетний период, содержание серы в морских сортах остаточных топлив находится на уровне ~3,0%.

В процессах переработки нефти кипение и испарение соединений серы происходит при высоких температурах, что обуславливает их большее присутствие в остаточных топливах, чем в дистиллатах. Низковязкие морские сорта остаточных топлив содержат минимальные количества серы, так как они производятся путём смешивания низкокипящих остаточных фракций переработки нефти с дистиллатами.

Дизельный двигатель MAN B&W K98MC

Разрез дизельного двигателя MAN B&W K98MC

Генераторный агрегат (ГА). Что такое первичные двигатели?

Любой генераторный агрегат (ГА) состоит из первичного двигателя и генератора.

Первичные двигатели. Выбор типа первичного двигателя судовых генераторов обычно определяется типом главной судовой установки. Если главный двигатель на судне — дизель, то в качестве первичных двигателей генераторов используют дизели.

В случае установки в качестве главных двигателей паровых турбин, первичными двигателями генераторов являются паровые турбины. Однако на этих судах, как правило, устанавливают и дизель-генераторы. Они обеспечивают судно электроэнергией при аварийных ситуациях и стоянке в порту, когда работа турбогенераторов невозможна или экономически нецелесообразна. Использование Дизелей в качестве первичных двигателей судовых генераторов целесообразно, так как они экономичны, компактны, автономны и требуют сравнительно несложной и небольшой по времени подготовки к пуску.

В настоящее время в основном применяют дизели с частотой вращения 500—750 об/мин и 1000—1500 об/мин. Высокооборотные дизель-генераторы легче малооборотных, занимают меньше места, дешевле и имеют более высокий к. п. д. Однако они обладают меньшим моторесурсом и очень шумны. Дизели допускают возможность работы с перегрузкой 10% номинальной мощности в течение одного часа.