1 ، مفهوم اصلی MAN ME-C-GI موتور دو سرعته سوخت دوتایی. در حال حاضر ، موتورهای سوخت دوتایی MAN عمدتا از سوخت های زیر به عنوان سوخت دوم استفاده می کنند: تزریق گاز Gi-Metane ، تزریق گاز Gie-Ethane ، تزریق گاز مایع LGIM-Methanol ، تزریق گاز نفتی LGIP (که عمدتا از پروپان و مقدار کمی از بوتان تشکیل شده است). دومین سوخت معرفی شده در این مقاله ، سوخت گاز است که عمدتاً از متان تشکیل شده است.
1. ویژگی های اصلی گاز طبیعی مایع LNG در حال حاضر سوخت ترجیحی برای موتورهای سوخت دوگانه است. مؤلفه اصلی آن متان است ، که در مورد حجم {1}}} ٪ است. علاوه بر این ، همچنین حاوی ترکیبات هیدروکربن مانند اتان ، پروپان ، N بوتان ، ایزوبوتان و همچنین نیتروژن ، دی اکسید کربن ، آب ، سولفید هیدروژن و سایر مواد است. با فشار 0 51MPA ، دمای اشباع آن در حدود درجه 5 {5 درجه است و چگالی مایع آن در حدود 450 کیلوگرم در متر مکعب است (نسبت های مختلف حجم متان ، اتان و پروپان بر چگالی تأثیر می گذارد). دمای خودجین متان در هوا (101.3kPa) حدود 538 درجه است ، در حالی که نقطه احتراق دیزل در این حالت حدود 220 درجه است.
2. اصل کار MAN ME-C-GI: موتور دو سکته مغزی MAN-C-GI چرخه دیزل را اتخاذ می کند (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) ، که سوخت احتراق (حدود 5 ٪) را در یک استوانه در یک زاویه خاص در نزدیکی مرکز مرده در انتهای سکته مغزی فشرده سازی تزریق می کند ، گازهای مختلط را در سیلندر one از طریق احتراق فشرده سازی می کند ، و سپس Balduous High Pressure GaseUse را وارد می کند. در این زمان ، گاز درجه حرارت بالا که قبلاً در سیلندر سوخته بود ، برای مشتعل گاز LNG با فشار زیاد تزریق شده به سیلندر کافی است.
شکل 1: نمودار اصلی کار چرخه دیزل: MAN ME-C-GI سوخت دو سوخت دو زمانه تزریق سوخت موتور
سیستم کنترل علاوه بر عملکردهای اصلی تزریق سوخت در مدلهای معمولی ME-C ، همچنین دارای یک سیستم اختصاصی برای کنترل تزریق سوخت گاز است. شروع ، بارگیری ، عملکرد کم بار و حالت پارکینگ موتور فقط از سوخت استفاده می کند. سوخت دوم قبل از استفاده از آن به یک سیستم تأمین گاز سوخت کاملاً آماده و عملکرد موتور پایدار با بار مشخص نیاز دارد. هنگامی که سیستم گاز نقص دارد ، سیستم کنترل موتور (ECS) می تواند بلافاصله سیستم گاز را از کار کند و فقط سیستم سوخت را اجرا کند.
2 ، سیستم کمکی سوخت دوم
با توجه به ویژگی های اساسی LNG ، این یک مایع معمولی با دمای پایین با دمای اشباع (نقطه جوش) در حدود {1}} 5 درجه در فشار اتمسفر استاندارد است. موتورهای ME-GI به نوار {5}}} و درجه {6}}} نیاز دارند. تبدیل سوخت از یک مایع با دمای پایین به یک گاز با فشار بالا نیاز به چندین مرحله از تبدیل دارد و ایمنی و قابلیت اطمینان ملاحظات اصلی هستند. برای حمل و نقل سوخت دوم از مخزن ذخیره سازی به موتور برای استفاده و بازیابی گاز اضافی و همچنین برای محافظت از ایمنی کل سیستم ، یک راه حل معقول لازم است. سیستم کمک شده به گاز ، که سوخت مایع را از مخازن ذخیره سازی LNG به گاز با فشار بالا تبدیل می کند و با خیال راحت و با اطمینان آن را به سیستم تزریق گاز موتور منتقل می کند. این سیستم شامل سیستم ها و واحدهای زیر است: سیستم تأمین گاز ، سیستم لوله کشی تأمین گاز ، گروه دریچه گاز ، سیستم گاز بی اثر ، کولر ، سیستم تهویه لوله خارجی ، سیستم نیتروژن برای تشخیص نشت گاز ، سیستم بازگشت ، سیستم آب بندی روغن و سیستم کنترل موتور (ECS). شکل 2 یک نمودار شماتیک از سیستم کمک شده به گاز است.
شکل 2: نمودار شماتیک سیستم به کمک گاز
1. سیستم تأمین گاز سوخت ، به عنوان یک کشتی تخصصی برای حمل و نقل چنین محصولات مایع (مانند حامل های LNG) ، در طراحی سیستم های کمکی گاز در مقایسه با محموله های فله ، ظروف و کشتی های بازرگانی سوخت LNG که از موتورهای دو سوخت استفاده می کنند ، متفاوت است. Man چندین راه حل سیستم تأمین گاز اختیاری را برای برآورده کردن الزامات صاحبان کشتی طراحی کرده است. عمدتا سه نوع وجود دارد ، و بزرگترین تفاوت بین آنها این است که آیا روش تقویت LNG در حالت مایع یا گاز را انتخاب کنید. در حالت مایع ، تجهیزات اصلی تقویت پمپ فشار زیاد کرایوژنیک و بخار ساز HP است. در حالت گازی ، فشار با استفاده از یک کمپرسور فشار قوی و بین المللی افزایش می یابد. شکل 3 روند ساده شده سه طرح را نشان می دهد.
شکل 3: راه حل سیستم تأمین گاز
با استفاده از کشتی های بازرگان LNG به عنوان نمونه ، یکی از طرح های طراحی معمولی برای یک سیستم تأمین گاز در شکل 4 نشان داده شده است. گاز طبیعی تبخیر شده توسط یک کمپرسور فشار بالا به اندازه کوچک تحت فشار قرار می گیرد و با مایع تحت فشار توسط یک پمپ فشار کم با دما بالا به Evaporator مخلوط می شود. گاز با فشار بالا تولید شده از طریق قطار دریچه گاز سوخت به موتور کم سرعت عرضه می شود. گاز کم فشار (حدود 6 بار) که در چهار موتورهای تولید برق DF (سوخت دوگانه) استفاده می شود و دیگهای بخار از طریق تبخیر کننده ها و بخاری ها تبدیل می شوند.
شکل 4: یک طرح تأمین گاز معمولی
سیستم کنترل سیستم تأمین گاز یک سیستم تخصصی است که متعلق به سیستم کنترل موتور (ECS) نیست ، اما بین این دو سیستم ارتباط وجود دارد. اگر تنظیم فشار سیستم تأمین گاز از ECS ناشی شود ، فشار عادی نوار {0}} است که بستگی به بار عملکرد موتور دارد.
2. لوله های تأمین گاز سوخت به لوله های دیواری دو دیواری و لوله های دیواری تقسیم می شوند. لوله های تک دیواری فقط برای سیستم های لوله واقع در مناطق هوای آزاد استفاده می شوند ، در حالی که خطوط لوله گاز در مناطق محصور همه لوله های دیواری دوتایی هستند. لوله داخلی لوله دو دیواری از فولاد ضد زنگ ساخته شده است و فضای خاصی برای تهویه باید بین لوله های دیواری داخلی و بیرونی باقی بماند. لوله های گاز بین سیلندرهای موتور اصلی یک ساختار زنجیره ای را اتخاذ می کنند (همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است) ، که می تواند خطر آسیب خط لوله و نشت ناشی از لرزش با فرکانس بالا را در حین کار موتور اصلی کاهش دهد و به طور موثری ایمنی را بهبود بخشد. فشار تست فشار سیستم لوله کشی 150 ٪ از فشار طبیعی کار است.
شکل 5: لوله های دو دیواری مورد استفاده برای تأمین گاز
3. کارکردهای اصلی قطار دریچه گاز سوخت شامل موارد زیر است: تأمین گاز به سیستم تزریق گاز در حین کار موتور با استفاده از گاز. در صورت عدم نیاز به گاز ، منبع گاز را قطع کرده و گاز را در داخل لوله و گروه دریچه به داخل صدا خفه کن معرفی کنید. گازهای بی اثر را از طریق لوله داخلی و غیره به کار می برند. شیرهای موجود در گروه دریچه توسط ECS کنترل می شوند و از طریق هوای فشرده کار می کنند. گروه های دریچه گاز معمولاً در سیستم های گاز بی اثر ترکیب می شوند ، اما می توانند به عنوان یک واحد جداگانه نیز طراحی شوند.
4. سیستم گاز بی اثر عمدتاً برای دمیدن گاز بی اثر (در حال حاضر نیتروژن به عنوان گاز بی اثر توصیه می شود) در صورت لزوم به خط لوله گاز وارد می شود ، که می تواند تمام گازهای باقیمانده را در خط لوله گاز دور کند. فشار تنظیم طبیعی 2 10 10 نوار است.
5. فرآیند کاهش فشار گاز فشار قوی از نوار {2}} با استفاده از یک خاموش کننده باعث ایجاد نویز دسی بل بالا می شود. عملکرد یک خاموش کننده کاهش نویز و کنترل آن در {3}} db (a) است.
6. خط لوله گاز سیستم تهویه لوله بیرونی یک نوع لوله دو دیواری است که گاز از طریق لوله داخلی جریان دارد. از منظر ایمنی ، اگر لوله داخلی نشت کند ، به فضای بین لوله های بیرونی و داخلی فرار می کند. به منظور تشخیص سریع نشت گاز و صدور آلارم و اقدامات ایمنی بیشتر ، این سیستم یک سیستم تهویه لوله خارجی طراحی کرده است (شکل 6 را ببینید). سیستم تهویه ، تهویه مداوم بین تمام لوله های دیواری دوتایی گاز را با بیش از 30 تغییر هوا در ساعت تضمین می کند. این پریز برق مجهز به سنسورهای غلظت HC (سنسورهای هیدرو کربن) برای نظارت بر هرگونه نشت گاز در زمان واقعی است. رابط سیستم تهویه MOP می تواند تشخیص سیستم غلظت HC را مشاهده کند و در صورت بروز نقص ، سیستم به موقع هشدار می دهد.
شکل 6: سیستم تهویه خارجی
7. تأمین نیتروژن برای عیب یابی نشت: هنگامی که یک سیستم گاز نشت می کند ، سیستم ایمنی گاز می تواند نشت را از طریق پروب HC تشخیص دهد ، اما نمی تواند مکان خاص را تعیین کند. گاز نیتروژن در نوار 1 {1}}/400 برای تشخیص لازم است. سیستم گاز متان از نوار {3}} استفاده می کند ، در حالی که سیستم گاز اتان از نوار {4}} استفاده می کند.
3 ، سیستم تزریق گاز سوخت از لوله های گاز سوخت ، آداپتورهای گاز سوخت ، بلوک های کنترل گاز سوخت و دریچه های تزریق گاز سوخت تشکیل شده است.
1. لوله های گاز سوخت خط لوله های ورودی گاز با فشار بالا و خطوط لوله خروجی متصل به موتور هستند. هنگام طراحی ، عواملی مانند استحکام ، لرزش موتور ، استرس داخلی ناشی از اختلاف دما و نشت باید در نظر گرفته شود. لوله های دیواری دوتایی زنجیره ای خمیده ترجیح داده می شوند و لوله های گاز بین هر سیلندر از طریق توزیع کننده گاز متصل می شوند. فضای لوله دو دیواری یک کانال دایره ای با حجم مکانی خاص است. سیستم تهویه لوله بیرونی شامل کلیه خطوط لوله گاز موجود در سیستم تزریق است. در حین کار موتور ، پس از نشت گاز به غلظت تنظیم شده ، سیستم به طور خودکار به حالت سوخت تغییر می کند و منبع گاز را متوقف می کند. گاز بی اثر برای دمیدن به فضای لوله دو دیواری وارد می شود. شکل 7 یک نمودار شماتیک اتصال لوله گاز زنجیره ای بین سرهای سیلندر است.
شکل 7: نمودار شماتیک اتصال لوله گاز زنجیره ای بین سرهای سیلندر
2. بلوک آداپتور گاز: بلوک آداپتور از طریق فلنج به بلوک کنترل گاز وصل می شود و عملکرد آن اتصال سیستم یا رسانه ای است که نیاز به ورود و خروج از بلوک کنترل گاز دارد. فضای داخلی یک کانال پیچیده ویژه طراحی شده است. شکل 8 یک نمودار شماتیک برای جدا کردن بلوک تبدیل از بلوک کنترل گاز است. این سیستم ها یا رسانه ها عبارتند از: لوله های ورودی و خروجی گاز ، سیستم های تهویه بین دیوارهای دوتایی ، روغن هیدرولیک سروو با فشار زیاد و کانال های روغن کم فشار ، تخلیه روغن هیدرولیک سروو به مخازن روغن زباله ، آب بندی روغن (جدا کردن روغن سروو و گاز پر فشار) ، تخلیه روغن سروو به واحدهای HCU و غیره.
شکل 8: بلوک تبدیل گاز متصل به بلوک کنترل گاز
3. بلوک کنترل گاز سوخت: بلوک کنترل گاز سوخت ترکیبی است که شامل کلیه اجزای تزریق گاز به جز شیر تزریق گاز است و توسط سیستم ECS برای همه گروه های دریچه کنترل می شود. عمدتا باتری از سوخت گاز ، شیر پنجره و دریچه کنترل آن ELWI (شیر پنجره الکترونیکی) ، ELGI (شیر تزریق گاز الکترونیکی) برای کنترل شیر تزریق گاز محور روغن هیدرولیک ، دریچه پاکسازی ، دریچه منفجر شده ، سوراخ تشخیص گاز ، سنسور فشار گاز ، و غیره وجود دارد ، همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است ، از طریق پراکندگی پراکندگی از طریق گازهای فشار گاز ، گاز را کنترل می کند. شیر را بررسی کنید و سپس وارد محفظه ذخیره گاز (برای حفظ فشار پایدار گاز) برای آماده به کار شوید.
شکل 9: بلوک کنترل گاز
تزریق گاز به طور مشترک توسط شیر پنجره و شیر تزریق گاز سوخت به ترتیب مشخص انجام می شود. دریچه پنجره به طور معمول بسته است و فقط در زاویه میل لنگ مشخص شده باز می شود و اجازه می دهد گاز از بلوک کنترل گاز و سر سیلندر از محفظه باتری به شیر تزریق گاز منتقل شود. دریچه پنجره و شیر تزریق هر دو توسط روغن سروو ریلی با فشار زیاد باز می شوند و عملکرد روغن سروو به ترتیب توسط دو موقعیت شیرهای سه طرفه ELWI و ELGI کنترل می شود (مشابه شیر FIVA در ME-C). شکل 10 ترکیب و اصل کنترل تزریق سیستم تزریق گاز را نشان می دهد. اقدامات این دریچه ها توسط ماژول کنترل GCSU/GCCU (نرم افزار MPC+) کنترل می شود.
شکل 10: ترکیب سیستم تزریق گاز و نمودار شماتیک کنترل تزریق گاز
شیر پنجره کنترل می شود که توسط دو پیستون قطر مختلف که تحت عمل روغن هیدرولیک عمل می کنند ، باز و بسته شود. راه اندازی دریچه های پنجره از منظر ایمنی در نظر گرفته می شود تا از تزریق گاز در خارج از دوره پنجره زاویه به موقع مجاز ، یعنی احتراق غیرمترقبه در نظر گرفته شود. با توجه به حداکثر زاویه باز شدن مجاز برای شیر پنجره ، این بدان معنی است که حداکثر میزان تزریق گاز محدود است. شیر ELGI فقط در صورت باز شدن شیر ELWI قابل باز است و زمان دقیق تزریق گاز توسط شیر ELGI کنترل می شود. به منظور جلوگیری از آلودگی گاز روغن هیدرولیک سروو ، از روغن آب بندی در داخل دریچه پنجره و دریچه تزریق گاز استفاده می شود تا کانالهایی که ممکن است گاز و روغن هیدرولیک نشت کنند ، مسدود شود. فشار تنظیم 25-50 نوار بالاتر از فشار گاز است. سیستم روغن آب بندی شامل پمپ های مستقل ، گروه های دریچه تنظیم فشار ، لوله های روغن با فشار بالا ، واحدهای انباشت فشار و غیره است. روغن آب بندی نه تنها برای تکمیل عملکرد آب بندی به موقعیت تعیین شده می رسد بلکه دارای اثر روانکاری نیز است. موقعیت مهر و موم روغن آب بندی در شیر پنجره در شکل 11 به عنوان "روغن آب بندی شده اعمال شده" نشان داده شده است.
شکل 11: نمودار آناتومیکی ساختار موقعیت باز دریچه پنجره
عملکرد دریچه پاکسازی تخلیه گاز در محفظه باتری در لوله برگشتی است. عملکرد دریچه ضربه ای برای تخلیه گاز بین دریچه پنجره و شیر تزریق به داخل لوله برگشتی است.
4. شیر تزریق گاز سوخت به پنج لوله ، یعنی لوله روغن سروو با فشار بالا ، آب بندی لوله روغن ، لوله تأمین روغن کم فشار ، لوله تخلیه روغن هیدرولیک و لوله تشخیص گاز وصل شده است. جریان گاز از عبور داخلی سر استوانه به محفظه حلقوی (باز شدن بدنه) توسط دو حلقه آب بندی زیر بدنه دریچه برای آماده به کار مهر می شود (همانطور که در شکل 12 نشان داده شده است).
شکل 12: نمودار شماتیک دریچه تزریق گاز
عملکرد روغن سروو با فشار بالا ، غلبه بر فشار بهار ، باز کردن منبع رانندگی شیر گاز و کنترل تأمین روغن سروو توسط ELGI است. روغن هیدرولیک با فشار کم هوا را از سیستم هیدرولیک از بین می برد. روغن آب بندی امکان ورود گاز به روغن سروو را مسدود می کند. عملکرد لوله انتشار روغن هیدرولیک ، آزاد کردن روغن سروو و روغن هیدرولیک کم فشار است که دریچه را به سمت باز کردن دریچه گاز باز می گرداند تا به مخزن روغن بازگرداندن واحد HCU باز شود. همچنین یک درگاه تشخیص نشت گاز در شیر تزریق گاز وجود دارد که به سیستم تهویه وصل شده است.