Источником энергии дизельного двигателя является воспламеняющее сгорание топлива. Являясь одной из наиболее важных систем дизельного двигателя, система впрыска топлива не только обеспечивает тщательное смешивание газа и кислорода в цилиндре, но также обеспечивает необходимое топливо для сгорания.
Качество системы впрыска топлива напрямую определяет стабильность, экономичность, выходную мощность и выбросы выхлопных газов дизельного двигателя, а также другие важные показатели производительности.
На протяжении всего этапа разработки дизельного двигателя в центре внимания исследований всегда находились впрыск топлива и состояние сгорания. Благодаря непрерывным экспериментам и исследованиям ученые добились значительного прогресса.
В последние годы постоянно развивающиеся технологии испытаний и более комплексные методы мониторинга позволили исследованиям дизельных двигателей войти в золотой период быстрого развития. Люди могут более удобно и интуитивно понимать каждый процесс сгорания и проводить целенаправленную оптимизацию сгорания, тем самым ускоряя разработку дизельных двигателей и совершенствование производственных процессов.
Процесс впрыска топлива представляет собой серию сложных изменений на физическом уровне.
Из-за компрессионных характеристик жидкостей, упругости-выдерживающих давление трубопроводов, силы инерции потока топлива и дросселирующего эффекта системы влияют на физические изменения топлива в системе высокого-давления, то есть на процесс подачи топлива от выпускного клапана ТНВД к игольчатому клапану топливной форсунки под высоким давлением.
Влияние этих факторов может привести к запаздыванию стадии впрыска и нестабильному давлению топлива, что еще больше ухудшает качество впрыска.
В настоящее время традиционные системы впрыска дизельных двигателей в основном используют систему непосредственного впрыска с плунжерным насосом, основным компонентом которой является топливный насос высокого давления. Полный блок впрыска обычно включает в себя топливный насос высокого давления, топливную форсунку и шланг высокого-давления.
I. Выбор топлива
С ростом напряженности международных энергетических ресурсов цены на топливо значительно выросли, а доля затрат на топливо в эксплуатационных расходах судов становится все более тяжелой.
Из-за низкой цены топлива низкого-качества оно широко используется, а также оказывает значительный эффект в рациональном использовании нефти.
В последние годы международное сообщество постоянно содействовало защите морской среды и климатической среды, были пересмотрены различные правила защиты окружающей среды, особенно требования к выбросам для каждой зоны ограниченного доступа становятся все более строгими.
При управлении топливом необходимо учитывать не только применимость дизельных двигателей, но и требования к стандартам выбросов, предусмотренные законами и нормативными актами. Достичь наилучшего баланса между нормами охраны окружающей среды и экономическими выгодами.
1. Вязкость
Чтобы избежать ненормального сгорания и образования нагара в главном двигателе, в первую очередь необходимо контролировать вязкость топлива, подаваемого в главный двигатель.
Маслоотделитель лучше всего справляется с отделением топлива с низкой вязкостью. Прежде чем топливо впрыскивается в камеру сгорания, взвешенные частицы в топливе оседают, вызывая застревание механических компонентов.
Поэтому очень важно провести достаточную сепарацию до того, как топливо попадет в главный двигатель.
2. Каталитические твердые частицы
После большого объема анализа и статистики было обнаружено, что с развитием технологий нефтепереработки содержание каталитических частиц (твердых частиц, широко известных как катафины, в основном состоящих из Si+Al) в новой нефти с низким-с содержанием серы выше, чем в предыдущей нефти с высоким-высоким содержанием серы, и имеет тенденцию к увеличению.
Причина этой проблемы заключается в том, что каталитические частицы остатков топлива во время процесса десульфурации, а диаметр всех каталитических частиц составляет менее 10 мкм, становясь все более миниатюрными. Слишком высокое содержание приведет к чрезмерному износу и даже заклиниванию таких компонентов, как камера сгорания, оборудование впрыска топлива, топливный насос высокого давления и топливные форсунки.
ISO8217/2012 и GB/T17411-2012 предусматривают, что содержание алюминия+кремния в масле RME180 не должно превышать 50 мг/кг, а большинство производителей двигателей рекомендуют содержание на входе<15ppm.
Поэтому к эффекту разделения выдвигаются более высокие требования, а также очень важен фильтр тонкой очистки перед главным двигателем.
Результаты экспериментов показывают, что использование эффективного и правильного метода разделения позволяет значительно снизить содержание каталитических частиц и других неорганических осадков.
Во-первых, необходимо обеспечить, чтобы содержание частиц в топливе перед поступлением в главный двигатель было низким до 15 часов (желательно, чтобы оно было однозначным), чтобы обеспечить безопасность главного двигателя.
Эффект разделения маслоотделителя особенно важен. В разумных пределах следует выбирать более высокую температуру отделения масла.
Было обнаружено, что на борту еще есть много областей, требующих улучшения в системе сепарации и очистки, в том числе в том, как распределять и использовать нефтяные резервуары, а также как управлять маслоотделителем.
3. Стабильность и совместимость
Стабильность должна в первую очередь гарантировать, что общее количество осадков соответствует требованиям стандарта судового топлива. При фактическом использовании топлива следует соблюдать принцип использования того топлива, которое было залито первым, во избежание длительного хранения.
При ежедневном управлении, если есть подозрение на расслоение, первым шагом может быть использование перекачивающего насоса для полной циркуляции топлива в масляном баке для достижения однородной топливной смеси.
При этом также необходимо обратить внимание на различия в плотности и вязкости. Если возникнет тенденция расслоения, это приведет к изменению содержания серы, что приведет к неравномерному распределению серы в топливе, тем самым вызывая избыточное содержание серы.
Стабильность и совместимость имеют различия. В первом подчеркивается особое состояние топлива, например, смешанное масло; последний фокусируется на стабильности асфальтенов после смешивания топлива.
Асфальтен не воспламеняется и продлевает период догорания, вызывая черный дым и значительно увеличивая образование лакокрасочной пленки и нагара, что приводит к чрезмерному износу.
Как только стабильность и совместимость будут нарушены, топливная система и сгорание дизельного двигателя окажутся в катастрофическом состоянии: а если в топливе произойдет расслоение, это приведет к тому, что содержание серы в топливе превысит норму во время использования, что подвергнет судно риску задержания.
II. Конструкция и рабочие характеристики ТНВД
Во-вторых, явление застревания масляного насоса высокого-давления также можно объяснить рабочей средой (т. е. характеристиками маршрута полета).
Во-первых, из анализа конструкции поршневой пары масляного насоса высокого-давления видно, что зазор между поршнем и втулкой должен быть очень мал (производитель требует, чтобы он составлял 0,011-0,013 мм), чтобы обеспечить уплотняющий эффект.
При постройке производитель также учел вопрос протечек, и допустил определенную величину протечек, поскольку из конструкции поршневой пары внутри гильзы сверху вниз имеются 3 кольцевые канавки. Первая канавка соединена с верхней частью поршня и выполняет функцию смазки. Вторая и третья канавки соответственно соединены с осевыми отверстиями на корпусе втулки. Среди них вторая канавка соединена с внешней выпускной трубой дизельного двигателя впрыскивающего насоса через осевое отверстие, а третья канавка согласно инструкции должна быть подключена к трубопроводу смазочного масла при использовании легкого дизельного топлива для дизельного двигателя, чтобы предотвратить утечку легкого дизельного топлива в камеру распределительного вала. Обычно он закрывается трубной заглушкой.
Так, слегка вытекшее топливо стекает вниз по зазору между поршнем и втулкой сверху поршня, сначала собираясь в первой кольцевой канавке, затем продолжая стекать во вторую кольцевую канавку, проходя через осевое отверстие и поступая вверх к главному топливоотводящему трубопроводу двигателя, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 Топливный инжектор
Если дизельный двигатель продолжает работать, вытекшее топливо постепенно будет стекать в нагнетательный трубопровод.
Этот корабль является паромным лайнером. Из-за короткого времени плавания и длительного времени стыковки, а также из-за того, что корпус масляного насоса высокого-давления и нагнетательный трубопровод не обернуты изоляционными материалами, а также в ходе повседневной эксплуатации, чтобы проверить ситуацию с утечками в трубопроводе и облегчить быструю разборку и регулировку ТНВД при застревании плунжера, защитная крышка снаружи ТНВД всегда не устанавливается.
Это приводит к постепенному охлаждению вытекшего топлива в период простоя, а затем оно конденсируется в трубопроводе. При плавании вытекшему топливу трудно прорваться через сливной трубопровод, и в конечном итоге топливоотливной трубопровод блокируется, а вытекшее топливо заполняет две верхние канавки и продолжает стекать вниз, все больше скапливаясь в нижней части плунжера, образуя абразивные частицы, что еще больше усугубляет износ плунжера.
Судя по компоновке ТНВД дизельного двигателя и пути утечки топлива, путь его утечки сложен и извилист. Сначала он течет вниз, затем проходит несколько поворотов, прежде чем идти вверх под углом, и, наконец, впадает в выпускной трубопровод. Кроме того, его нагнетательный трубопровод и маслопровод высокого-давления соединены в прямой отводящий трубопровод от утечек.
Это также ускоряет скорость накопления вытекшего топлива в трубопроводе, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема нагнетательного трубопровода дизеля.
III. Предложения по управлению и технологические улучшения
На основе приведенного выше анализа предлагаются следующие предложения по управлению и технические усовершенствования:
1. Для порошка катализатора, остающегося в мазуте в процессе переработки, обычно применяются два метода. Один из них — использование присадок для уменьшения содержания остаточного порошка катализатора в мазуте; другой – принять следующие методы:
(1) Регулярно удаляйте остатки.
Катафины гидрофильны и легко оседают в нефти с низкой-вязкостью и низким-сернистым содержанием.
Однако, если мазут содержит высокое содержание воды, это приведет к диспергированию и взвешению каталитических частиц в мазуте, что затруднит его осаждение.
Благодаря более высокому удельному весу остатки можно сливать со дна масляного бака, отстойника, резервуара для ежедневного использования и колодца для сбора масла, чтобы уменьшить его содержание.
(2) В полной мере используйте характеристики двух комплектов отстойников и резервуаров для ежедневного использования и используйте их поочередно, чтобы обеспечить достаточное осаждение.
(3) Используйте два сепаратора мазута для отделения мазута, применяя метод последовательного соединения, при котором сначала отделяется вода, а затем отделяются примеси.
(4) В целях обеспечения безопасности увеличьте температуру сепарации, чтобы обеспечить эффективность сепаратора;
Избегайте чрезмерной скорости потока, чтобы обеспечить эффект очистки.
(5) Регулярно проводите эффективную внутреннюю очистку бака для ежедневного использования и отстойника.
(6) Резервуар для хранения топлива можно очищать в соответствии с планом обслуживания сухого дока судна.
2. Изолируйте топливный насос высокого давления и выпускную трубу дизельного двигателя.
3. Подсоедините отводящий топливопровод ТНВД дизельного двигателя отдельно и установите вакуумное устройство. Это создаст отрицательное давление в системе трубопроводов, и топливо, вытекшее из поршневой пары, будет сразу отсасываться, не скапливаясь на поршневой паре.
4. Установите гомогенизирующий насос на входе топлива в дизельный двигатель.
5. Во время прогрева-вручную перемещайте каждый топливный насос высокого давления, чтобы смазать его. Этот метод предназначен для проверки гибкости поршневой пары и предотвращения застревания поршневой пары. В то же время следует осмотреть и другие движущиеся части.
Кроме того, обратите внимание на проверку и регулировку механизма регулировки регулирующего устройства, чтобы обеспечить точность и надежность объема впрыска топлива ТНВД.
6. В процессе эксплуатации оборудования, если возникает непредвиденная ситуация и необходимо отключить один цилиндр для подачи масла, это необходимо выполнять строго в соответствии с указаниями и рекомендациями производителя. Используйте специальный инструмент для подачи масла, поставляемый в комплекте с машиной, для блокировки роликового механизма ТНВД и не перекрывайте вслепую впускные и выпускные масляные пути ТНВД, это может привести к застреванию поршневой пары из-за отсутствия эффективной смазки.
7. При ежедневном управлении следите за состоянием сгорания каждого цилиндра. По цвету дыма, индикаторной диаграмме и изменению температуры выхлопных газов определяют рабочее состояние топливной аппаратуры. Своевременно вносите коррективы в соответствии с реальной ситуацией.
Ⅳ.Заключение
Ознакомьтесь со значениями различных параметров топлива и соответствующими мерами обращения.
Перед заправкой ознакомьтесь с типом, характеристиками и количеством топлива.
При наличии значительных различий в вязкости и плотности топлива избегайте риска смешивания топлива во время фактической эксплуатации.
Эффективно предотвращает явление заклинивания топливного насоса из-за проблем с качеством топлива, которое может повлиять на нормальную работу дизельного двигателя.
В то же время следуйте рекомендациям производителя и регулярно проводите техническое обслуживание и ремонт оборудования. Внесите разумные корректировки в зависимости от рабочих параметров оборудования, чтобы обеспечить хорошее состояние сгорания дизельного двигателя.