Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках Гинда Олег Павлович

Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках
<
Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гинда Олег Павлович. Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.05 / Гинда Олег Павлович; [Место защиты: Мор. гос. акад. им. адм. Ф.Ф. Ушакова].- Новороссийск, 2009.- 163 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1044

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние и анализ опыта технической эксплуатации судовых главных среднеоборотных двигателей на топливе различной вязкости. Постановка задачи исследования 12

1.1. Опыт и проблемы технической эксплуатации судовых среднеоборотных двигателей при работе на различных сортах топлива 12

1.2. Анализ возможных путей повышения эффективности эксплуатации среднеоборотных двигателей при работе на частичных нагрузках 25

1.3. Применение аппроксимационных зависимостей для исследования и анализа параметров энергетических машин 33

1.4. Цель и постановка задачи исследования 43

Глава 2. Описание объектов и методики исследования 45

2.1. Судовые энергетические установки балкеров с главными среднеоборотными двигателями 45

2.2. Топливная система балкеров с главными среднеоборотными двигателями 53

2.3. Система воздухоснабжения среднеоборотных двигателей 56

2.4. Методика исследования теплотехнических параметров главных среднеоборотных двигателей и их элементов 64

Глава 3. Совершенствование эксплуатации судового энергетического комплекса балкеров путем перевода главного среднеоборотного двигателя с дизельного топлива на тяжелое при эксплуатации на частичных нагрузках 71

3.1. Разработка возможности и проработка вариантов перевода эксплуатации главного среднеоборотного двигателя балкера с дизельного топлива на тяжелое 71

3.2. Модернизация судового теплоэнергетического комплекса балкера для использования тяжелого топлива 88

3.3. Исследование влияния топлива различной вязкости на технико- экономические характеристики работы среднеоборотного главного двигателя на частичных нагрузках 98

3.4. Аппроксимация параметров работы главного среднеоборотного двигателя балкера на топливах различной вязкости 104

Глава 4. Повышение эффективности эксплуатации главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках путем организации эффективного сгорания тяжелого топлива . 115

4.1. Согласование расходных характеристик судовых главных среднеоборотных двигателей и газотурбонагнетателей в зоне частичных нагрузок путем изменения геометрии соплового аппарата турбины 115

4.2. Исследование влияния площади соплового аппарата газотурбонагнетателя судового главного среднеоборотного двигателя на его эффективность 122

4.3. Исследование влияния давления открытия иглы форсунки на технико-экономические характеристики работы среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках 127

4.4. Исследование влияния давления открытия иглы форсунки на топливоподачу при работе главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках 135

Заключение 145

Список использованных источников 148

Список опубликованных работ автора 155

Приложение 157

Введение к работе

Актуальность проблемы исследования. В настоящее время в составе энергетических установок на многих судах мирового транспортного флота (комбинированные, специализированные и универсальные суда, балкера, ролкеры и т.д.) в качестве главных и вспомогательных двигателей применяются среднеоборотные дизели с наддувом. Также одной из отличительных черт современного мирового транспортного флота является наличие большого количества старых судов[1]. Средний возраст мирового транспортного флота с 1998 по 2005 года увеличился с 18 до 18,8 лет и эта тенденция сохраняется по настоящее время. Согласно статистике единой государственной системы информации об обстановке в мировом океане, в 2007 году мировой транспортный флот (более 300 рег.т.) насчитывает 42872 судна со средним возрастом 19,1 год, а суда старше 25 лет составляют около 22 % мирового флота [2]. На таких судах, как правило, установлены главные и вспомогательные двигатели, работающие на дизельном топливе. Увеличение цен на топливо приводит к тому, что повышение эффективности эксплуатации этих судов возможно за счет перевода двигателей с дорогого дизельного топлива на тяжелое. Также следует отметить, что среднеоборотные двигатели занимают свыше 25 % от общей мощности, установленных на судах дизелей. Они используются в качестве главных на паромах, круизных судах, балкерах, буксирах, траулерах. Для таких судов характерно то, что значительную долю времени эксплуатации составляют малые и средние нагрузки, а также, переходные режимы. Следует отметить, что главные двигатели современных балкеров, также эксплуатируются на режимах 50^-70 % от номинальной мощности.

Применение энергосберегающих и экологически чистых технологий в мировой энергетике и, в частности, на судах — жизненно важное требование.

Большое значение придается поддержанию необходимого уровня топливоиспользования дизелей в течение всего срока эксплуатации, особенно при их эксплуатации частичных нагрузках.

Объект исследования — судовые главные среднеоборотные двигатели, работающие на режимах частичных нагрузок.

Предмет исследования — повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках.

Цель и задачи работы. Цель работы — повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках путем перевода работы с дизельного топлива на тяжелое, организации качественного сгорания на основе комплекса расчетных и экспериментальных исследований и разработке мероприятий по повышению эффективности технической эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: разработка возможности и вариантов перевода эксплуатации главного среднеоборотного двигателя с дизельного топлива на тяжелое; исследование влияния топлива различной вязкости на технико- экономические характеристики работы главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках; аппроксимация параметров, характеризующих работу судового главного среднеоборотного двигателя на топливах различной вязкости; исследование влияния площади соплового аппарата газотурбонагнетателя судового главного среднеоборотного двигателя на его эффективность при работе на частичных нагрузках; исследование влияния давления открытия иглы форсунки на технико- экономические характеристики работы судового главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках.

Методы решения поставленных задач. В диссертационной работе использованы экспериментально-теоретические методы исследования. Основные научные результаты получены с применением современных научно-исследовательских приборов и программных комплексов. Сглаживание экспериментально полученных характеристик двигателей производилось автором по методу наименьших квадратов.

Научная новизна результатов работы: впервые исследовано влияние давления открытия иглы форсунки и площади соплового аппарата газотурбонагнетателя на технико- экономические характеристики главных среднеоборотных двигателей на частичных нагрузках; уточнены и расширены значения коэффициентов пропорциональности в уравнениях часовой подачи топлива при работе главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках.

Практическая значимость работы заключается в том, что: предложены варианты возможных мероприятий по переводу работы среднеоборотных главных двигателей на тяжелое топливо и организации качественного сгорания тяжелого топлива при эксплуатации на режимах частичных нагрузок; полученные зависимости на основе экспериментальных данных, характеризующих работу главных среднеоборотных двигателей позволяют спрогнозировать любой режим в зоне частичных нагрузок при работе, как на дизельном, так и на тяжелом топливе; результаты выполненных исследований внедрены в департаменте технической эксплуатации флота судоходной компании «Морское Транспортное Бюро» (г.Новороссийск) и в учебный процесс МГА имени адмирала Ф.Ф.Ушакова (^.Новороссийск).

Теоретическое значение результатов заключается в том, что: предложен комплексный подход, позволяющий совершенствовать техническую эксплуатацию главного среднеоборотного двигателя при работе на режимах частичных нагрузок за счет перевода с дизельного топлива на тяжелое и организации эффективного сгорания тяжелого топлива.

Достоверность научных результатов использованием комплекса апробированных и признанных теплотехнических методов и методик исследования; применением приборов и систем измерений прошедших калибровку или метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.32689; проведением натурных испытаний; стабильной и экономичной работой на тяжелом топливе на режимах частичных нагрузок главных среднеоборотных двигателей 9ТМ8410 фирмы Сторк-Веркспур, установленного на балкере дедвейтом 11848,8 мт и 12У40/54А фирмы Базан- МАН, установленного на балкере дедвейтом 9261,0 мт. На защиту выносятся результаты: анализа влияния топлива различной вязкости на технико-экономические характеристики работы главного среднеоборотного двигателя на режимах частичных нагрузок; исследования влияния площади соплового аппарата газотурбонагнетателя судового главного среднеоборотного двигателя на его эффективность; результаты исследования влияния давления открытия иглы форсунки на технико-экономические характеристики работы судового главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: научно-технических конференциях профессорско- преподавательского состава Морской государственной академии имени адмирала Ф.Ф.Ушакова, г.Новороссийск, 2006-2008 гг.; международной научно-технической конференции "Наука и образование - 2008", г.Мурманск, 2008г.; научно-технических советах ОАО "Морское Транспортное Бюро" и ЗАО "Брянский машиностроительный завод".

Публикации. Представленная совокупность научных результатов и технических решений опубликована в 9 печатных работах, в том числе пять в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Анализ возможных путей повышения эффективности эксплуатации среднеоборотных двигателей при работе на частичных нагрузках

Работа судовых среднеоборотных ГД на тяжелом топливе в зоне частичных нагрузок сопровождается ухудшением сгорания топлива и дымным "выхлопом", связанным с плохим воз духо снабжением и распыливанием топлива.

Для организации наддува двигателя служит система воздухоснабжения в которую входят следующие элементы: газотурбонагнетатель, его фундамент, воздушный трубопровод, компенсаторы, воздухоохладитель. Система воздухоснабжения двигателя является органической частью двигателя. Наддув позволяет при незначительном увеличении габаритов двигателя повысить на 4080% его мощность, а в большинстве случаев улучшить также экономичность его работы. Благодаря этим качествам наддув нашел широкое применение в дизелестроении [24].

Агрегаты наддува органически связаны с двигателем и от эффективности и надежности их работы во многом зависят технико-экономические показатели и надежность работы всей судовой силовой энергетической установки. Снижение КПД агрегата наддува, любые изменения в его техническом состоянии неизбежно приводят к изменению параметров продувочного воздуха. При уменьшении давления воздуха ухудшается продувка цилиндров дизеля, уменьшается коэффициент избытка воздуха, а это влечет за собой повышение температуры выхлопных газов и теплонапряженности ЦПГ, а также увеличение расхода топлива [25]. Следовательно, успешная эксплуатация дизеля с наддувом возможна только при условии удовлетворительного согласования характеристик дизеля с характеристиками агрегатов наддува [26] .

Разработкой теории, расчетами турбин и компрессоров в составе ГТН, решением проблем создания ГТН, изучением вопросов совместной работы ГТН и дизелей, совершенствованием технической эксплуатации ГТН занимались и внесли значительный вклад Б.П.Байков, В.Т.Бордунов, А.Бюхи, Р.Бенон,

B. А.Ваншейдт, Н.М.Глаголев, Р.С.Дейч, Н.Н.Иванченко, П.В.Иванов,

C. В.Камкин, О.Г.Красовский, М.Г.Круглов, Е.Майер, П.С.Моргулис, А.Д.Межерицкий, А.С.Орлин, Н.В.Петровский, А.Э.Симпсон, Л.А.Самсонов, А.С.Эпштейн, С.Ханзен др. Указанные выше ученые в основном рассматривали задачи связанные с проектированием ГТН или согласованием теплотехнических характеристик ГТН и двигателя на режимах номинальных или близких к ним нагрузок хода, не затрагивая проблем определяющих эксплуатацию ГТН и двигателя на тяжелом топливе на режимах малых и средних нагрузок.

В связи с этим проблема повышения эффективности технической эксплуатации ГТН судовых среднеоборотных дизелей при работе на тяжелом топливе на режимах частичных нагрузок является актуальной.

Испытаниями, расчетами и проектированием ГТН транспортных двигателей занимается множество организаций и ВУЗов: ЦНИДИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНИИ им. А.Н.Крылова, ЦНИИМФ, ГМА им.адмирала С.О.Макарова, МГА им.адмирала Ф.Ф. Ушакова ,СКБТ, СПбГПУ, СПбГМТУ и т.д. в нашей стране и за рубежом " Асеа Броун Бовери ", "Вяртсила - Сторк", "Катерпиллер-МАК", МАН Б&В и т.д [27-34].

Известно, что 4-х тактные среднеоборотные, как правило, располагают значительным резервом энергии выхлопных газов, и это вынуждает в ряде случаев прибегать к байпасированию газов перед ГТН. Это обстоятельство было использовано фирмой МАН. Путем перенастройки рабочего аппарата газовой турбины на оптимум в зоне частичных нагрузок была увеличена ее мощность в этом диапазоне в ущерб КПД и мощности на полной нагрузке. Компенсация потери мощности на полной нагрузке в этом случае достигается увеличением подачи газов на турбину путем сокращения их байпасирования.

Для обеспечения высокого значения КПД ГТН на различных нагрузках работы двигателя, можно использовать сопловой аппарат с различной геометрией лопаточного аппарата. При работе на малых нагрузках используется сопловой аппарат с малым проходным сечением, а при переходе на полные нагрузки - используется сопловой аппарат с большими проходными сечениями. Для турбин радиального типа фирма МАК разработала конструкцию с двумя сопловыми аппаратами- один для частичных нагрузок, а второй для нагрузок от 80% и выше. Эти два сопловых аппарата размещаются в корпусе турбины и перемещаются пневматически в зависимости от изменения положения рейки топливных насосов [13]. Для осевых турбин серии ТСА и радиальных турбин серии TCR фирма МАН Б&В разработала конструкцию соплового аппарата с постоянно меняющейся площадью проходного сечения в зависимости от нагрузки, получившей название: variable turbine area [74]. Положение лопаток в сопловом аппарате полностью контролируется и управляется электронной системой. VTA-технология открывает абсолютно новые возможности турбонаддува судовых дизельных двигателей. Гибкость управления расходом воздуха является ключевым фактором, как для удовлетворения требований по выбросам, так и для улучшения характеристик расхода топлива. VTA-система позволяет установить оптимальное соотношение количества подаваемого воздуха и впрыскиваемого топлива в любой точке поля нагрузочных характеристик двигателя, а также улучшить динамические свойства системы двигатель-турбокомпрессор. Эти преимущества полностью подтвердились в процессе испытаний исследовательского двухтактного двигателя 4Т50МЕ-Х, оснащенного ТСА турбокомпрессором с применением VTA-технологии. Стендовые испытания показали, что КПД ГТН в этом случае имеет максимальное значение как в диапазоне частичных, так и в полных нагрузок. В результате этих новшеств было достигнуто улучшение сгорания топлива на частичных нагрузках при работе на тяжелых топливах, увеличился развиваемый крутящий момент и примерно на 5% уменьшился расход топлива.

Топливная система балкеров с главными среднеоборотными двигателями

Топливная система данных балкеров до модернизации позволяла обеспечить исполнение следующих технологических процедур: - прием дизельного топлива и выдачу его на берег или другие суда; - хранение дизельного топлива в танках запаса; - предварительную обработку дизельного топлива, включающую его отстаивание, сепарирование и фильтрацию; - подачу дизельного топлива к дизелям и котлу. Принципиальная схема топливной системы до модернизации представлена на рис.2.8. Прием дизельного топлива на судно в процессе бункеровки осуществляется через расположенные на палубе с левого и правого бортов приемные патрубки 1,2. Танки основного запаса 14,15,17,18 располагаются в двойном дне, а их количество позволяет избежать смешивания бункеруемого топлива с ранее принятым топливом. Из танков основного запаса топливоперекачивающими насосами 11,12 через фильтр грубой очистки и клапанные коробки 12,13 топливо закачивается в отстойные цистерны 6,7. Клапанные коробки обеспечивают возможность переключения с одного танка на другой. В отстойных цистернах под действием гравитационных сил происходит первичная очистка топлива от механических примесей и воды. Последующая очистка осуществляется в центробежном сепараторе 9. После сепаратора топливо поступает в расходные цистерны 4,5,8. В случае переполнения расходных цистерн топливо возвращается в отстойные цистерны. Далее топливо направляется к подкачивающим насосам, служащим для поднятия давления в системе до 0,4...0,5 мПа. Это необходимо для предотвращения газообразования перед топливными насосами высокого давления, которое может привести к срыву в подаче топлива в цилиндры ГД, нестабильности рабочего процесса и самопроизвольной остановке двигателя.

Двигатели имеют чисто газотурбинный, импульсный наддув, осуществляемый двумя ГТН типа VTR (ABB), установленными жестко на платформах с торцов двигателя и соединенными с двигателем по воздуху и газу трубопроводами посредством компенсаторов. ГТН типа VTR 320-Н и VTR 321 имеют следующие характеристики: механический КПД 93,2%; температура газов перед ГТН шах 550С, за ГТН max 410С. Оси вращения роторов ГТН перпендикулярны продольным осям двигателей балкеров. На рис. 2.9 а, б и рис.2.10 а, б показаны фотографии расположения ГТН, воздушного трубопровода на балкерах. Основной особенностью конструкции агрегатов наддува является компоновка турбины и компрессора, как единого агрегата (рис.2.11). Полуоткрытое рабочее колесо центробежного компрессора насажено на ротор с помощью шпоночного соединения; лопатки рабочего колеса радиалъно установлены. Вращающийся направляющий аппарат рабочего колеса центробежного компрессора обычно выполняется отдельно и соединен с ротором также шпонкой. За рабочим колесом компрессора располагается лопаточный диффузор. Утечке сжатого воздуха из компрессора препятствуют лабиринтовые уплотнения, расположенные между диском рабочего колеса и корпусом компрессора. Газоприемный и газовыпускной корпуса турбины имеют специальные полости, в которые попадает вода от системы охлаждения. На роторе со стороны турбины расположены концевые лабиринтовые уплотнения, препятствующие утечке газа. Уплотнения разбиты на две группы, между которыми расположена в газоприемном корпусе турбины камера подвода уплотняющего воздуха; воздух поступает в эту камеру через канал от компрессорной ступени. Лопатки соплового аппарата турбины (рис.2.12 а, б) цилиндрические, изготавливаются из сплава аустенитного класса. Набор лопаток монтируется в специальных формах и заливается чугуном, образующим внутреннее (корневое) и наружное (периферийное) ограничивающие поверхности (кольца). На кольцах имеются компенсационные (тепловые) разрезы.

Модернизация судового теплоэнергетического комплекса балкера для использования тяжелого топлива

Топливная система данных балкеров после модернизации позволяет обеспечить исполнение следующих технологических процедур: - прием тяжелого и дизельного топлива и выдачу его на берег или другие суда; - раздельное хранение тяжелого и дизельного топлива в танках запаса; предварительную обработку тяжелого и дизельного топлива, включающую его отстаивание, сепарирование и фильтрацию; - подачу тяжелого и дизельного топлива к дизелям и котлу.

Принципиальная схема топливной системы после модернизации представлена на рис.3.6. Все вновь проложенные и демонтированные трубопроводы, а также установленные механизмы и арматура на схеме выделены красным цветом. Все модернизационные работы топливных систем балкеров были согласованы и проводились под контролем инспектора Российского Регистра Морского Судоходства.

Прием дизельного топлива на судно в процессе бункеровки осуществляется через расположенные на палубе с левого и правого бортов приемные патрубки 1,2. Танки основного запаса 14,15,17,18 располагаются в двойном дне, а их количество позволяет избежать смешивания бункеруемого топлива с ранее принятым топливом. Из танков основного запаса топливоперекачивающими насосами 11,12 через фильтр грубой очистки и клапанные коробки 12,13 топливо закачивается в отстойные цистерны 6,7. 1,2,3- приемные патрубки; 4- фильтр грубой очистки; 5- расходная цистерна дизельного топлива N20; 6- расходная цистерна дизельного топлива Ы:21; 7- отстойная цистерна дизельного топлива N=23; 8- отстойная цистерна тяжелого топлива N=15; 9- расходная цистерна тяжелого топлива N=24; 10- топливный сепаратор тяжелого топлива с подогревателем; 11- топливный сепаратор дизельного топлива; 12,13- топливоперекачивающие насосы; 14,15- клапанные коробки; 16- танк основного запаса дизельного топлива N=7 левого борта; 17- танк основного запаса дизельного топлива N=5 левого борта,; 18- переливная цистерна; 19- танк основного запаса тяжелого топлива N=7 правого борта; 18- танк основного запаса тяжелого топлива N=5 правого борта.

Клапанные коробки обеспечивают возможность переключения с одного танка на другой. В отстойных цистернах под действием гравитационных сил происходит первичная очистка топлива от механических примесей и воды. Последующая очистка осуществляется в центробежном сепараторе 9. После сепаратора топливо поступает в расходные цистерны 4,5,8. В случае переполнения расходных цистерн топливо возвращается в отстойные цистерны. Далее топливо направляется к подкачивающим насосам, служащим для поднятия давления в системе до 4,0 5,0 бар. Это необходимо для предотвращения газообразования перед топливными насосами высокого давления, которое может привести к срыву в подаче топлива в цилиндры ГД, нестабильности рабочего процесса и самопроизвольной остановке двигателя.

Для предотвращения зависания иглы из-за лакообразования на ней и закоксовывания сопловых отверстий форсунки при работе главных двигателей на тяжелом топливе было принято решение установить систему принудительного охлаждения форсунок с заменой форсунок на охлаждаемые. Задача заключалась в поддержании температур тела иглы и ее направляющей и особенно распылителя в зоне сопловых отверстий на уровне, не превышающем 160-180С [51].

Система охлаждения форсунок водой была разработана и установлена при проведении модернизационных работ.

На рисунке 3.7 показан общий вид систем охлаждения водой главного двигателя (для наглядности основные трубопроводы разработанной системы охлаждения форсунок были покрашены в красный цвет). Рис. 3.7. Общий вид систем охлаждения водой главного среднеоборотного двигателя

Когда главный двигатель работал на дизельном топливе, необходимость в принудительном охлаждении форсунок отсутствовала, и они были неохлаждаемыми. Однако с переходом на тяжелое топливо возникла необходимость в дополнительном охлаждении форсунок.

Исследование влияния площади соплового аппарата газотурбонагнетателя судового главного среднеоборотного двигателя на его эффективность

При уменьшении расхода топлива на 17,00 кг/час, т.е. на 6,56, ИТН уменьшился на 1,02 . Расход топлива после модернизации составил 241,70 кг/час, а был — 258,70 кг/час. В результате проведенных исследований работы получены следующие результаты: 1. главные среднеоборотные двигатели балкеров стабильно проработали после модернизации СА ГТН на тяжелом топливе в зоне частичных нагрузок в течении 5000 часов, отказов и неисправностей не было; 2. улучшение характеристик ГТН путем изменения площади соплового аппарата турбины привело к повышению эффективности эксплуатации среднеоборотных главных двигателей; 3. улучшение сгорания топлива на частичных нагрузках за счет увеличения частоты вращения ротора ГТН и увеличения давления наддува; 4. при уменьшении площади проходного сечения соплового аппарата турбины ГТН на 17 % средняя температура газов ГД по цилиндрам уменьшается на 34С, а среднее максимальное давление газов в цилиндрах увеличивается на 7,00 бар при уменьшении расхода топлива на 6,56 %; 5. годовая экономия от модернизации соплового аппарата ГТН при работе ГД на тяжелом топливе составила 61115,4 USD. 4.3. Исследование влияния давления открытия иглы форсунки на теплотехнические характеристики работы главного среднеоборотного двигателя на частичных нагрузках. Ниже приводятся результаты исследования влияния давления открытия иглы форсунки на теплотехнические характеристики ГД при эксплуатации на тяжелом топливе в зоне частичных нагрузок. Впрыск топлива в цилиндры исследуемых ГД (глава 2.1), как и в большинстве среднеоборотных двигателей, осуществляется по традиционной схеме, включающей топливные насосы высокого давления золотникового типа с регулировкой по концу подачи и форсунки с многодырчатыми охлаждаемыми распылителями. Известно, что чем меньше размер капель топлива, образующихся при его распыливании, тем быстрее будут проходить процессы их испарения и химические реакции подготовки к воспламенению. Мелкость распыливания находится в прямой зависимости от скорости истечения топлива через сопловые отверстия форсунки, а это определяется давлениями впрыска и диаметром сопловых отверстий форсунки [13]. С этой целью в процессе эксплуатации судна изменялось давление открытия иглы форсунки с 250 до 320 бар при неизменном диаметре сопловых отверстий форсунок. Тяжелые сорта топлива состоят из тяжелых фракций, обладающих более длительным периодом подготовки к сгоранию и меньшими скоростями сгорания. При работе двигателя на таких топливах, особенно в зоне частичных нагрузок, когда давления температуры в конце сжатия низкие, сгорание топлива смещается в сторону запаздывания. Количество топлива, накапливающегося в камере сгорания за этот период, увеличивается. Последующее самовоспламенение большой массы топлива приводит к росту скоростей нарастания величины давления. На рис.4.9 и 4.10 приведены результаты влияния давления открытия иглы форсунки на максимальное

Похожие диссертации на Повышение эффективности топливоиспользования главных среднеоборотных двигателей балкеров при эксплуатации на частичных нагрузках