1, osnovni koncept motorja z dvojnim gorivom MAN ME-C-GI z nizko hitrostjo. Trenutno moški z dvojnim gorivom v glavnem uporabljajo naslednja goriva kot drugo gorivo: vbrizgavanje plina GI-Metana, vbrizgavanje plina Gie-etana, vbrizgavanje tekočine LGIM-metanol, vbrizgavanje naftnega plina z LGIP-likirano (večinoma sestavljeno iz propana in majhne količine butan). Drugo gorivo, uvedeno v tem članku, je plinsko gorivo, sestavljeno predvsem iz metana.
1. Glavne značilnosti utekočinjenega zemeljskega plina LNG so trenutno prednostno gorivo za motorje z dvojnim gorivom. Njegova glavna komponenta je metan, ki predstavlja približno 80-85% po glasnosti. Poleg tega vsebuje tudi ogljikovodične spojine, kot so etan, propan, n-butan, izobutan, pa tudi dušik, ogljikov dioksid, voda, vodikov sulfid in druge snovi. Pri tlaku 0. 51MPA je njegova temperatura nasičenosti približno -137, njegova gostota tekočine pa približno 450kg/m3 (različna količinska razmerja metana, etana in propana vplivajo na gostoto). Temperatura samo-inginacije metana v zraku (101,3kpa) je približno 538 stopinj, medtem ko je točka vžiga dizla v tem stanju približno 220 stopinj.
2. Working principle of MAN ME-C-GI: The MAN-C-GI two-stroke engine adopts the DIESEL cycle (as shown in Figure 1), which injects ignition fuel (about 5%) into the cylinder at a certain angle near the top dead center at the end of the compression stroke, ignites the mixed gas in the cylinder through compression ignition, and then injects high-pressure gaseous LNG gas at 200-300 vrstica. V tem času visokotemperaturni plin, ki je bil predhodno zgorel v jeklenki, zadostuje, da vžge visokotlačni plin LNG, ki se vbrizga v valj.
Slika 1: Načelo delovanja dizelskega cikla: Man ME-C-GI dvotaktno vbrizgavanje goriva z dvotaktnim gorivom
Krmilni sistem poleg osnovnih funkcij vbrizgavanja goriva običajnih modelov ME-C ima tudi namenski sistem za nadzor vbrizgavanja goriva plina. Začetna, obremenitev, delovanje z nizko obremenitvijo in parkirna stanja motorja uporabljajo samo gorivo. Drugo gorivo zahteva popolnoma pripravljen sistem za oskrbo z gorivom in stabilno delovanje motorja pri določeni obremenitvi, preden ga lahko uporabimo. Ko plinski sistem nehote, lahko sistem za nadzor motorja (ECS) takoj prepreči delovanje plinskega sistema in samo zažene sistem za gorivo.
2, Drugi pomožni sistem goriva
Glede na osnovne značilnosti LNG je tipična nizkotemperaturna tekočina s temperaturo nasičenosti (vrelišče) približno -162. 5 stopinj pri standardnem atmosferskem tlaku. Motorji ME-GI potrebujejo plin z visokotlačnim tlakom v 200-300 bar in 40-50. Preoblikovanje goriva iz nizkotemperaturne tekočine v visokotlačni plin zahteva več faz pretvorbe, varnost in zanesljivost pa sta glavni vidiki. Potrebna je razumna rešitev za prevoz drugega goriva iz skladiščnega rezervoarja do motorja za uporabo in za izterjavo odvečnega plina ter za varnostno zaščito celotnega sistema. Sistem s pomočjo plina, ki pretvori tekoče gorivo iz rezervoarjev za plin v visokotlačni plin in ga varno in zanesljivo prinaša v sistem za vbrizgavanje plina motorja. Sistem vključuje naslednje sisteme in enote: sistem za oskrbo s plinom, sistem za oskrbo s plinom, skupino plinskih ventilov, inertni plinski sistem, dušilec, sistem za prezračevanje zunanjega cevi, sistem dušikovega sistema za zaznavanje puščanja plina, povratni sistem, tesnilni oljni sistem in sistem motorja (ECS). Slika 2 je shematični diagram sistema, ki je podprl plin.
Slika 2: Shematski diagram sistema za plin
1. Sistem za oskrbo z gorivom kot specializirano plovilo za prevoz takšnih utekočinjenih izdelkov (na primer nosilci utekočinjenega zemeljskega plina) se razlikuje pri zasnovi pomožnih sistemov za plin v primerjavi z razsutimi tovor, zabojniki in trgovskimi plovili, ki jih poganjajo z dvojnim gorivom. Man je zasnoval več izbirnih rešitev za oskrbo s plinom, da bi izpolnil zahteve lastnikov ladij. V glavnem obstajajo tri vrste, največja razlika med njimi pa je, ali izbrati način povečanja utekočinjenega zemeljskega plina v tekočem ali plinskem stanju. Kadar je v tekočem stanju, je glavna oprema za povečanje kriogena visoka tlačna črpalka in HP-vaporizer; V plinastem stanju se tlak povečuje z visokotlačnim kompresorjem in hladilniki. Slika 3 prikazuje poenostavljen postopek treh shem.
Slika 3: Rešitev sistema za oskrbo s plinom
Kot primer jemanje trgovskih plovil z utekočinjenim utekočinjenim utekočinjenim utekočinjenim utekočinjenim plinom, ena od tipičnih načrtovalnih shem za sistem za oskrbo s plinom je prikazana na sliki 4. Naravni izhlapeni plin je pod tlakom pod pritiskom z majhnim veliko tlačnim kompresorjem in pomešan s tekočino s pritiskom na nizko temperaturo visokotlačnega črpalke v aparator. Usmerjeni visokotlačni plin je na motor z nizko hitrostjo namočen prek vlaka za gorivno plinsko ventil. S plinom z nizkim tlakom (približno 6 barov), ki se uporablja v štirih motorjih in kotlih z dvojnim gorivom (dvojnega goriva), se pretvori prek uparjalnikov in grelnikov.
Slika 4: Tipična shema oskrbe s plinom
Krmilni sistem sistema za oskrbo s plinom je specializiran sistem, ki ne spada v sistem za nadzor motorja (ECS), vendar obstaja povezava med obema sistemima. Če nastavitev tlaka v sistemu za oskrbo s plinom izvira iz ECS, je normalni tlak 200-300 bar, ki je odvisna od obremenitve delovanja motorja.
2. cevi za oskrbo z gorivom so razdeljene na dvojne stenske cevi in enojne stenske cevi. Enotne stenske cevi se uporabljajo samo za cevi na območjih na prostem, plinovodi v zaprtih območjih pa so vse dvojne stenske cevi. Notranja cev dvojne stene cevi je narejena iz nerjavečega jekla, za prezračevanje pa je treba pustiti določen prostor med notranjimi in zunanjimi stenskimi cevmi. Cevi za pline med jeklenkami glavnega motorja sprejmejo verižno strukturo (kot je prikazano na sliki 5), ki lahko zmanjša tveganje za poškodbe cevovoda in uhajanje, ki ga povzroči visokofrekvenčna vibracija med delovanjem glavnega motorja, kar učinkovito izboljšuje varnost. Tlačni testni tlak cevovoda znaša 150% običajnega delovnega tlaka.
Slika 5: Dvojne obzidane cevi, ki se uporabljajo za oskrbo s plinom
3. Glavne funkcije vlaka za gorivni plinski ventil vključujejo: dovajanje plina v sistem za vbrizgavanje plina med delovanjem motorja z uporabo plina; Kadar plin ni potreben, odrežite oskrbo s plinom in v dušilec cevi in ventila vnesite plin v dušilec cevi in ventila; Dobavni inertni plin, ki piha skozi notranjo cev itd. Ventili v skupini ventilov nadzirajo ECS in delujejo skozi stisnjen zrak. Skupine plinskih ventilov se običajno kombinirajo v inertni plinski sistemi, vendar so lahko zasnovane tudi kot ločena enota.
4. Inertni plinski sistem se uporablja predvsem za pihanje inertnega plina (trenutno je dušik kot inertni plin) v plinovod, kadar je to potrebno, kar lahko odganja ves preostali plin v plinovodu. Običajni nastavljeni tlak je 10 ± 2 bar.
5. Proces zmanjšanja tlaka visokega tlaka iz 200-300 palice s pomočjo dušilca zvoka bo povzročil visok decibelni hrup. Funkcija dušilca zvoka je zmanjšati hrup in ga nadzorovati znotraj 130-170 db (a).
6. plinovod plinovoda zunanjega prezračevalnega sistema je dvojna obzidana cev, plin pa teče skozi notranjo cev. Z varnostnim vidikom, če bo notranja cev puščala, bo pobegnila v prostor med zunanjimi in notranjimi cevmi. Da bi takoj zaznali puščanje plina in izdali alarme ter za nadaljnje varnostne ukrepe, je sistem zasnoval zunanji prezračevalni sistem (glej sliko 6). Prezračevalni sistem zagotavlja neprekinjeno prezračevanje med vsemi cevmi za dvojno steno plina z več kot 30 spremembami zraka na uro. Zračni izhod je opremljen z odvečnimi senzorji koncentracije HC (hidro ogljikovih senzorjev) za spremljanje morebitnih puščanj plina v realnem času. Vmesnik prezračevalnega sistema MOP lahko opazuje sistemsko zaznavanje koncentracije HC, v primeru okvare pa bo sistem pravočasno alarmiral.
Slika 6: Zunanji prezračevalni sistem
7. Dobava dušika za odpravljanje odpravljanja uhajanja: Ko plinski sistem uhaja, lahko varnostni sistem plina zazna uhajanje skozi sondo HC, vendar ne more določiti določene lokacije. Za odkrivanje je potreben dušikov plin v 10-300/400. Sistem plinov metana uporablja 10-300 bar, medtem ko sistem Ethane Gas uporablja 10-400 bar.
3, Sistem za vbrizgavanje goriva je sestavljen iz cevi za gorivo, adapterjev za gorivo, blokov za nadzor goriva in ventilov za vbrizgavanje goriva.
1. cevi za gorivo za gorivo so visokotlačni plinski in iztočnice, povezani z motorjem. Pri načrtovanju je treba upoštevati dejavnike, kot so trdnost, vibracija motorja, notranji stres, ki ga povzročajo temperaturna razlika in puščanje. Prednostne so ukrivljene verižne dvojne stenske cevi, plinske cevi med vsakim valjem pa so povezane s pomočjo distributerja plina. Dvojno steno cev je krožni kanal z določeno prostorsko prostornino. Zunanji prezračevalni sistem vključuje vse plinovode v sistemu za vbrizgavanje. Med delovanjem motorja, ko uhajanje plina doseže nastavljeno koncentracijo, se sistem samodejno preklopi v način goriva in ustavi dovod plina. Inertni plin bo uveden v dvojno obzidan prostor za pihanje. Slika 7 je shematični diagram povezave verižne plinske cevi med glavami cilindra.
Slika 7: Shematski diagram povezave z verižnimi plinskimi cevmi med glavami cilindra
2. Blok adapterja plina: Blok adapterja je povezan s krmilnim blokom plina skozi prirobnico, njegova funkcija pa je povezava sistema ali medija, ki mora vstopiti in izstopiti iz krmilnega bloka plina. Notranjost je posebej zasnovan kompleksen kanal. Slika 8 je shematični diagram ločevanja pretvorbenega bloka od bloka za nadzor plina. Ti sistemi ali mediji vključujejo: cevi za dovod in odtok plina, prezračevalne sisteme med dvojnimi stenami, servo hidravlično olje visokotlačni in nizkotlačni oljni kanali, servo hidravlično olje v odpadno olje, tesnjenje olja (ločevanje servo olja in visokotlačnega plina), servo oljne popuste na HCU Units itd.
Slika 8: Blok pretvorbe plina, povezan s blokom za nadzor plina
3. Blok za nadzor goriva: Blok za nadzor goriva je kombinacija, ki vključuje vse komponente, ki nadzorujejo vbrizgavanje plina, razen ventila za vbrizgavanje plina in ga nadzira sistem ECS za vse skupine ventilov. Obstajajo predvsem akumulator za gorivo, okenski ventil in njegov regulacijski ventil ELWI (elektronski okenski ventil), ELGI (elektronski vbrizgavalni ventil) za krmiljenje hidravličnega naftnega ventila, ki ga poganja vbrizgavanje plina, ventila za čiščenje, prepustnost plina, ki je prikazana na sliki 9, ki se nanašajo na plin, ki se prenaša na plin itd. Notranji povezan kanal skozi povratni ventil in nato vstopi v komoro za shranjevanje plina (za vzdrževanje stabilnega tlaka plina) za pripravljenost.
Slika 9: Blok za nadzor plina
Vbrizgavanje plina se skupaj zaključi z okenskim ventilom in ventilom za vbrizgavanje goriva v določenem vrstnem redu. Okenski ventil je običajno zaprt in se odpre le pod določenim kotom ročice, kar omogoča, da plin prehaja skozi krmilni blok plina in glavo valja od akumulatorske komore do vbrizgavanja plina. Okenski ventil in vbrizgavanje ventila sta odprta z visokotlačnim skupnim servo oljem železnice, delovanje servo olja pa nadzirata dva položaj tristranske ventila Elwi oziroma Elgi (podobno kot ventil FIVA v ME-C). Slika 10 prikazuje načelo sestave in nadzora vbrizgavanja sistema za vbrizgavanje plina. Dejanja teh ventilov nadzira krmilni modul GCSU/GCCU (MPC+Software).
Slika 10: Sestava sistema za vbrizgavanje plina in shematični diagram nadzora vbrizgavanja plina
Okenski ventil je nadzorovan, da se odpre in zapre dva bata različnih premerov, ki delujeta pod delovanjem hidravličnega olja. Nastavitev okenskih ventilov se upošteva z varnostne perspektive, da se prepreči vbrizgavanje plina zunaj dovoljenega časovno kotnega okna, tj. Neprestano zgorevanje. Zaradi največjega dovoljenega kota odpiranja za okenski ventil pomeni, da je največja količina vbrizgavanja plina omejena. Elgi ventil je mogoče odpreti šele, ko je ventil Elwi odprt, natančen čas vbrizgavanja plina pa nadzira ventil Elgi. Da bi preprečili onesnaževanje plina servo hidravličnega olja, se tesnjenje olje uporablja znotraj okenskega ventila in vbrizgavanja plina za blokiranje kanalov, kjer lahko uhajajo plin in hidravlično olje. Nastavljeni tlak je 25-50 bar višji od tlaka plina. Tesnilni oljni sistem je sestavljen iz neodvisnih črpalk, skupin ventilov, ki regulirajo tlak, oljne cevi za visokotlačno, enote za nabiranje tlaka itd. Tesnilno olje ne doseže le določenega položaja, da dokonča funkcijo tesnjenja, ampak ima tudi mazalni učinek. Položaj tesnilnega olja v okenskem ventilu je prikazan na sliki 11 kot "naneseno tesnilo".
Slika 11: Anatomski diagram strukture odpiranja okenskega ventila
Funkcija čiščenja je izpraznjena plin v akumulatorski komori v povratno cev; Funkcija pihalnega ventila je izpraznjena plin med okenskim ventilom in vbrizgavalnim ventilom v povratno cev.
4. Vbrizgavanje goriva je povezan s petimi cevmi, in sicer visokotlačno servo naftno cev, tesnilno oljno cev, cev za dovod z oljem z nizkim tlakom, cev za odvajanje hidravlične olja in cev za zaznavanje plina. Plin teče iz notranjega prehoda glave valja v obročasto komoro (odpiranje telesa), zapečatenega z dvema tesnilnima obročema pod telesom ventila za pripravljenost (kot je prikazano na sliki 12).
Slika 12: Shematski diagram zamikalnega ventila plina
Funkcija visokotlačnega servo olja je premagovanje vzmetnega tlaka, odpiranje vozniškega vira plinskega ventila in nadzorovanje oskrbe servo nafte s strani Elgi. Hidravlično olje z nizkim tlakom odpravlja zrak iz hidravličnega sistema. Tesnilno olje blokira možnost, da plin vstopi v servo olje. Funkcija cevi za sproščanje hidravličnega olja je sproščanje servo olja in nizkotlačnega hidravličnega olja, ki poganja ventil, da se odpre v rezervoar za povratno olje HCU, ko je plinski ventil zaprt. Na ventilu za vbrizgavanje plina je tudi vrata za odkrivanje puščanja plina, ki je povezan s prezračevalnim sistemom.