1 ، المفهوم الأساسي لمحرك Man-C-GI المزدوج للوقود منخفض السرعة. في الوقت الحالي ، تستخدم محركات الوقود المزدوجة بشكل أساسي الوقود التالي كوقود ثانٍ: حقن غاز Gi-methane ، وحقن غاز Gie-Ethane ، وحقن غاز السائل Lgim-methanol ، وحقن غاز البترول LGIP Liquefied (يتكون أساسًا من البروبان وكمية صغيرة من البوتان). الوقود الثاني الذي تم تقديمه في هذه المقالة هو وقود الغاز يتكون أساسًا من الميثان.
1. الخصائص الرئيسية للغاز الطبيعي المسائل الغاز الطبيعي المسال هي حاليا الوقود المفضل لمحركات الوقود المزدوجة. مكونه الرئيسي هو الميثان ، والذي يمثل حوالي 80-85 ٪ حسب الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتوي أيضًا على مركبات هيدروكربون مثل الإيثان والبروبان و N-Butane و Isobutane و Nitrogen و Dioxide و Water و Hydrogen Colfide والمواد الأخرى. عند ضغط 0. 51MPA ، تكون درجة حرارة التشبع حول -137 ، وكثافة السائل حوالي 450 كجم/م 3 (نسب حجم مختلفة من الميثان ، الإيثان ، والبروبان تؤثر على الكثافة). تبلغ درجة حرارة التصميم الذاتي للميثان في الهواء (101.3 كيلو بايت) حوالي 538 درجة ، في حين أن نقطة الإشعال في هذه الحالة حوالي 220 درجة.
2. مبدأ العمل MAN ME-C-GI: يتبنى محرك Man-C-GI ثنائية السكتة الدماغية دورة الديزل (كما هو مبين في الشكل 1) ، الذي يضخ وقود الإشعال (حوالي 5 ٪) في الأسطوانة في زاوية معينة بالقرب من المركز العلوي الميت في نهاية السكتة الدماغية المضغوطة ، ويشعل الغازات المختلطة في الأسطوانة من خلال إشعال الاندماج ، ثم تقترب. في هذا الوقت ، يكون الغاز العالي درجات الحرارة المحترق سابقًا في الأسطوانة يكفي لإشعال غاز الغاز الطبيعي المسال عالي الضغط الذي تم حقنه في الأسطوانة.
الشكل 1: Diesel Cycle Principle Principle Diagram: Man ME-C-GI Dual Fuel Fuel Fuelding اثنين
يحتوي نظام التحكم ، بالإضافة إلى وظائف حقن الوقود الأساسية لنماذج ME-C التقليدية ، أيضًا على نظام مخصص للتحكم في حقن وقود الغاز. لا تستخدم البدء والتحميل وتشغيل الحمل المنخفض وحالات وقوف السيارات في المحرك الوقود إلا. يتطلب الوقود الثاني نظام تزويد غاز الوقود المعدل بالكامل وتشغيل محرك مستقر في حمولة معينة قبل استخدامه. عندما يعطل نظام الغاز ، يمكن لنظام التحكم في المحرك (ECS) إيقاف نظام الغاز على الفور من التشغيل وتشغيل نظام الوقود فقط.
2 ، نظام مساعد للوقود الثاني
وفقًا للخصائص الأساسية للغاز الطبيعي المسال ، فهو سائل درجة حرارة منخفضة نموذجي مع درجة حرارة التشبع (نقطة الغليان) حوالي -162. 5 درجة في الضغط الجوي القياسي. تتطلب محركات ME-GI غازًا عالي الضغط في الشريط {5}} و 40-50. يتطلب تحويل الوقود من سائل درجة حرارة منخفضة إلى غاز عالي الضغط مراحل متعددة من التحويل ، والسلامة والموثوقية هي الاعتبارات الأساسية. هناك حاجة إلى حل معقول لنقل الوقود الثاني من خزان التخزين إلى المحرك للاستخدام واستعادة الغاز الزائد ، وكذلك لحماية سلامة النظام بأكمله. نظام بمساعدة الغاز ، الذي يحول الوقود السائل من خزانات تخزين الغاز الطبيعي المسال إلى غاز عالي الضغط ويسلمه بأمان وبشكل موثوق إلى نظام حقن الغاز بالمحرك. يتضمن النظام الأنظمة والوحدات التالية: نظام إمداد الغاز ، نظام أنابيب إمداد الغاز ، مجموعة صمام الغاز ، نظام الغاز الخامل ، كاتم الصوت ، نظام تهوية الأنابيب الخارجي ، نظام النيتروجين لاكتشاف تسرب الغاز ، نظام الإرجاع ، نظام زيت الختم ، ونظام التحكم في المحرك (ECS). الشكل 2 هو رسم تخطيطي للنظام بمساعدة الغاز.
الشكل 2: رسم تخطيطي للنظام بمساعدة الغاز
1. نظام إمدادات غازات الوقود ، كسفينة متخصصة لنقل مثل هذه المنتجات المسال (مثل ناقلات الغاز الطبيعي المسال) ، يختلف في تصميم أنظمة المساعدة الغازية مقارنةً بالشحن السائبة والحاويات وأوعية التجار التي تغذيها الغاز الطبيعي المسال والتي تستخدم محركات الوقود المزدوجة. صمم MAN حلولًا متعددة لتوريد الغاز لتلبية متطلبات مالكي السفن. هناك بشكل أساسي ثلاثة أنواع ، والفرق الأكبر بينهما هو ما إذا كان سيتم اختيار طريقة تعزيز الغاز الطبيعي المسال في حالة السائل أو الغاز. عندما تكون في الحالة السائلة ، فإن المعدات الرئيسية لتعزيز مضخة الضغط العالي المبردة ومرهارة HP ؛ في الحالة الغازية ، يزداد الضغط باستخدام ضاغط الضغط العالي والبوردات. يوضح الشكل 3 العملية المبسطة لثلاثة مخططات.
الشكل 3: حل نظام إمداد الغاز
مع الأخذ في الشكل 4 ، يتم الضغط على الأوعية التجارية الغاز للغاز الطبيعي المسال على سبيل المثال ، أحد مخططات التصميم النموذجية لنظام إمداد الغاز. يتم تزويد الغاز العالي الضغط الذي تم إنشاؤه إلى المحرك منخفض السرعة من خلال قطار صمام غاز الوقود. يتم تحويل الغاز المنخفض الضغط (حوالي 6 بار) الذي يستخدم في أربع محركات وتوليد طاقة من السكتة الدماغية DF (الوقود المزدوج) من خلال المبخرات والسخانات.
الشكل 4: مخطط إمداد الغاز النموذجي
نظام التحكم في نظام إمداد الغاز هو نظام متخصص لا ينتمي إلى نظام التحكم في المحرك (ECS) ، ولكن هناك اتصال بين النظامين. إذا كان إعداد الضغط لنظام إمداد الغاز يأتي من ECS ، فإن الضغط العادي هو 200-300 ، والذي يعتمد على تحميل تشغيل المحرك.
2. تنقسم أنابيب إمدادات غاز الوقود إلى أنابيب جدار مزدوجة وأنابيب الجدار المفردة. تُستخدم أنابيب الجدار المفردة فقط لأنظمة الأنابيب الموجودة في مناطق الهواء الطلق ، في حين أن أنابيب الغاز في المناطق المغلقة كلها أنابيب جدار مزدوجة. يتكون الأنبوب الداخلي للأنبوب ذو الجدران المزدوجة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ويجب ترك مساحة معينة بين أنابيب الجدار الداخلية والخارجية للتهوية. تعتمد أنابيب الغاز بين أسطوانات المحرك الرئيسي ببنية سلسلة (كما هو مبين في الشكل 5) ، والتي يمكن أن تقلل من خطر تلف خطوط الأنابيب وتسربها بسبب اهتزاز التردد العالي أثناء تشغيل المحرك الرئيسي ، مما يؤدي إلى تحسين السلامة بشكل فعال. ضغط اختبار الضغط لنظام الأنابيب هو 150 ٪ من ضغط العمل الطبيعي.
الشكل 5: الأنابيب ذات الجدران المزدوجة المستخدمة لتزويد الغاز
3. تشمل الوظائف الرئيسية لقطار صمام غاز الوقود: توفير الغاز لنظام حقن الغاز أثناء تشغيل المحرك باستخدام الغاز ؛ عندما لا تكون هناك حاجة إلى الغاز ، قم بقطع إمدادات الغاز وإدخال الغاز داخل مجموعة الأنبوب والصمام في كاتم الصوت ؛ قم بتزويد الغاز الخامل لتفجير الأنبوب الداخلي ، إلخ. يتم التحكم في الصمامات في مجموعة الصمامات بواسطة ECS وتعمل من خلال الهواء المضغوط. عادة ما يتم دمج مجموعات صمام الغاز في أنظمة الغاز الخاملة ، ولكن يمكن أيضًا تصميمها كوحدة منفصلة.
4. يستخدم نظام الغاز الخامل بشكل أساسي لتفجير الغاز الخامل (يوصى حاليًا بالنيتروجين كغاز خامل) في خط أنابيب الغاز عند الضرورة ، والذي يمكن أن يبعث على جميع الغاز المتبقي في خط أنابيب الغاز. الضغط العادي هو 10 ± 2 شريط.
5. عملية تقليل ضغط الغاز عالي الضغط من شريط 200-300 باستخدام كاتم الصوت سوف ينتج ضوضاء ديسيبل عالية. تتمثل وظيفة كاتم الصوت في تقليل الضوضاء والتحكم فيها داخل 130-170 db (a).
6. خط أنابيب الغاز لنظام التهوية الأنابيب الخارجي هو نوع من الأنابيب ذات الجدران المزدوجة ، مع تدفق الغاز عبر الأنبوب الداخلي. من منظور السلامة ، إذا تسرب الأنابيب الداخلية ، فسوف يهرب إلى المسافة بين الأنابيب الخارجية والداخلية. من أجل اكتشاف تسرب الغاز على الفور وإصدار أجهزة الإنذار ، واتخاذ مزيد من تدابير السلامة ، صمم النظام نظام تهوية الأنابيب الخارجي (انظر الشكل 6). يضمن نظام التهوية التهوية المستمرة بين جميع أنابيب الجدار المزدوجة للغاز ، مع أكثر من 30 تغييرًا في الهواء في الساعة. تم تجهيز منفذ الهواء بأجهزة استشعار تركيز HC زائدة عن الحاجة (مستشعرات الكربون المائي) لمراقبة أي تسرب الغاز في الوقت الفعلي. يمكن أن تلاحظ واجهة نظام التهوية من MOP اكتشاف النظام لتركيز HC ، وفي حالة حدوث خلل ، فإن النظام سوف ينذر في الوقت المناسب.
الشكل 6: نظام التهوية الخارجي
7. إمدادات النيتروجين لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها: عندما يتسرب نظام الغاز ، يمكن لنظام سلامة الغاز اكتشاف التسرب من خلال مسبار HC ، ولكن لا يمكن تحديد الموقع المحدد. مطلوب غاز النيتروجين في 10-300/400 شريط للكشف. يستخدم نظام غاز الميثان 10-300 ، بينما يستخدم نظام غاز الإيثان 10-400 شريط.
3 ، يتكون نظام حقن غاز الوقود من أنابيب غاز الوقود ومحولات غاز الوقود وكتل التحكم في غاز الوقود وصمامات حقن غاز الوقود.
1. أنابيب غاز الوقود هي خطوط أنابيب غاز عالية الضغط ومواصفات متصلة بالمحرك. عند التصميم ، يجب النظر في عوامل مثل القوة واهتزاز المحرك والإجهاد الداخلي الناجم عن اختلاف درجة الحرارة والتسرب. تفضل أنابيب الجدار المزدوجة السلسلة المنحنية ، ويتم توصيل أنابيب الغاز بين كل أسطوانة من خلال موزع الغاز. مساحة الأنابيب ذات الجدران المزدوجة هي قناة دائرية مع حجم مكاني معين. يتضمن نظام تهوية الأنابيب الخارجية جميع خطوط أنابيب الغاز في نظام الحقن. أثناء تشغيل المحرك ، بمجرد أن يصل تسرب الغاز إلى تركيز المجموعة ، سيقوم النظام تلقائيًا بالتبديل إلى وضع الوقود وإيقاف إمدادات الغاز. سيتم إدخال الغاز الخامل في مساحة الأنابيب ذات الجدران المزدوجة للهب. الشكل 7 هو رسم تخطيطي لاتصال أنابيب الغاز سلسلة بين رؤوس الأسطوانات.
الشكل 7: مخطط تخطيطي لاتصال أنابيب الغاز السلسلة بين رؤوس الأسطوانات
2. كتلة محول الغاز: يتم توصيل كتلة المحول بكتلة التحكم في الغاز من خلال شفة ، وتتمثل وظيفته في توصيل النظام أو الوسيلة التي تحتاج إلى إدخال كتلة التحكم في الغاز والخروج منها. الداخلية هي قناة معقدة مصممة خصيصا. الشكل 8 هو رسم تخطيطي لفصل كتلة التحويل عن كتلة التحكم في الغاز. تشمل هذه الأنظمة أو الوسائط: أنابيب مدخل الغاز والمنفعة ، وأنظمة التهوية بين الجدران المزدوجة ، وضغط الزيت الهيدروليكي العالي ، وقنوات الزيت منخفض الضغط ، وتصريف الزيت الهيدروليكي المؤازرة إلى خزانات الزيت ، وختم الزيت (فصل زيت المؤازرة وغاز الضغط العالي) ، وتفريغ زيت المؤازرة إلى وحدات HCU ، وما إلى ذلك ، إلخ.
الشكل 8: كتلة تحويل الغاز متصلة بكتلة التحكم في الغاز
3. كتلة التحكم في غاز الوقود: كتلة التحكم في غاز الوقود هي مجموعة تتضمن جميع المكونات التي تتحكم في حقن الغاز باستثناء صمام حقن الغاز ، ويتم التحكم فيه بواسطة نظام ECS لجميع مجموعات الصمامات. هناك أساسًا تراكم غاز الوقود ، وصمام نافذة وصمام التحكم Elwi (صمام النافذة الإلكترونية) ، و Elgi (صمام حقن الغاز الإلكتروني) للسيطرة تحقق من الصمام ، ثم يدخل غرفة تخزين الغاز (للحفاظ على ضغط الغاز المستقر) للاستعداد.
الشكل 9: كتلة التحكم في الغاز
يتم إكمال حقن الغاز بشكل مشترك بواسطة صمام نافذة وصمام حقن غاز الوقود بترتيب معين. عادةً ما يتم إغلاق صمام النافذة ولا يفتح إلا بزاوية الكرنك المحددة ، مما يسمح للغاز بالمرور عبر كتلة التحكم في الغاز ورأس الأسطوانة من غرفة التراكم إلى صمام حقن الغاز. يتم فتح كلاهما صمام النافذة وصمام الحقن بواسطة زيت السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي ، ويتم التحكم في عمل زيت المؤازرة بواسطة صمامين ثلاثي الاتجاهين Elwi و Elgi على التوالي (على غرار صمام FIVA في ME-C). يوضح الشكل 10 مبدأ التحكم في التكوين والحقن لنظام حقن الغاز. يتم التحكم في إجراءات هذه الصمامات بواسطة وحدة التحكم GCSU/GCCU (برنامج MPC+).
الشكل 10: تكوين نظام حقن الغاز والرسم التخطيطي لمكافحة حقن الغاز
يتم التحكم في صمام النافذة لفتح وإغلاق اثنين من المكابس ذات الأقطار المختلفة التي تعمل تحت عمل الزيت الهيدروليكي. يعتبر إعداد صمامات النافذة من منظور السلامة لمنع حقن الغاز خارج فترة نافذة الزاوية المسموح بها ، أي الاحتراق غير المسموح به. نظرًا لأقصى قدر من زاوية الفتح المسموح بها لصمام النافذة ، فهذا يعني أن الحد الأقصى لمقدار حقن الغاز محدود. لا يمكن فتح صمام Elgi إلا عندما يكون صمام Elwi مفتوحًا ، ويتم التحكم في التوقيت الدقيق لحقن الغاز بواسطة صمام Elgi. من أجل منع تلوث الغاز من الزيت الهيدروليكي المؤازرة ، يتم استخدام زيت الختم داخل صمام النافذة وصمام حقن الغاز لمنع القنوات التي قد يتسرب فيها الغاز والزيت الهيدروليكي. الضغط المحدد هو 25-50 أعلى من ضغط الغاز. يتكون نظام زيت الختم من مضخات مستقلة ، ومجموعات الصمامات التي تنظم الضغط ، وأنابيب زيت عالية الضغط ، ووحدات تراكم الضغط ، وما إلى ذلك. لا يصل زيت الختم إلى الموضع المحدد فقط لإكمال وظيفة الختم ، ولكن له أيضًا تأثير مشحم. يظهر في الشكل 11 موضع ختم زيت الختم في صمام النافذة على أنه "زيت الختم المطبوع".
الشكل 11: الرسم التخطيطي التشريحي لهيكل موضع الفتح لصمام النافذة
تتمثل وظيفة صمام التطهير في تصريف الغاز في غرفة التراكم في أنبوب الإرجاع ؛ تتمثل وظيفة صمام الضرب في تصريف الغاز بين صمام النافذة وصمام الحقن في أنبوب العودة.
4. يتم توصيل صمام حقن غاز الوقود بخمسة أنابيب ، وهي أنابيب زيت مضاعف عالية الضغط وأنابيب زيت الختم وأنابيب إمدادات الزيت منخفض الضغط وأنابيب تصريف الزيت الهيدروليكية وأنابيب الكشف عن الغاز. يتدفق الغاز من الممر الداخلي لرأس الأسطوانة إلى غرفة الحلقي (فتح الجسم) المختومة بواسطة حلقتين ختمتين أسفل جسم الصمام للاستعداد (كما هو مبين في الشكل 12).
الشكل 12: رسم تخطيطي لصمام حقن الغاز
تتمثل وظيفة زيت المؤازرة عالية الضغط في التغلب على ضغط الربيع ، وفتح مصدر القيادة لصمام الغاز ، والتحكم في إمدادات زيت المؤازرة بواسطة Elgi. الزيت الهيدروليكي منخفض الضغط يزيل الهواء من النظام الهيدروليكي. يمنع زيت الختم إمكانية دخول الغاز إلى زيت المؤازرة. تتمثل وظيفة أنبوب إطلاق الزيت الهيدروليكي في إطلاق الزيت الهيدروليكي للزيت والضغط المنخفض الضغط الذي يدفع الصمام لفتح خزان زيت عودة وحدة HCU عند إغلاق صمام الغاز. يوجد أيضًا منفذ اكتشاف تسرب الغاز على صمام حقن الغاز ، والذي يتم توصيله بنظام التهوية.