Топливная система нового поколения - Энергетика и промышленность России - № 11 (103) июнь 2008 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/103/7849.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 11 (103) июнь 2008 года

Топливная система нового поколения

Энергетика К. т. н. Евгений ДУБРОВИН, к. т. н. Игорь ДУБРОВИН

Значительную долю мирового судового и стационарного энергетического комплекса составляют дизельные энергетические установки. Дизели используются в качестве главных и вспомогательных двигателей на судах и плавучих платформах, в электростанциях, тепловозах, автомобилях и даже тракторах.

Работа любого теплового двигателя, в том числе и дизельного, в большей степени определяется функциональными возможностями его топливной системы. Практически топливная система двигателя подразделяется на три отдельные системы: топливоподкачивающую, топливоподающую и топливоперекачивающую.

При этом топливоподкачивающая система является неотъемлемой частью конструкции дизельного двигателя, и ее элементы монтируются непосредственно на агрегате. В то же время топливоподающая и топливоперекачивающая системы не входят в конструкцию дизеля, а их элементы расположены вне двигателя. Несмотря на это, все три топливные системы функционируют как единое целое.



Некоторые особенности использования топлива

В течение последних 10 лет авторами были обследованы топливные системы более 200 транспортных (судовых) и стационарных энергетических комплексов, использующих жидкое нефтяное топливо. Вот результаты этих исследований:
•эксплуатационные организации зачастую забывают о функциональной целостности топливоподкачивающей, топливоподающей и топливоперекачивающей систем и самопроизвольно меняют схему и состав единой топливной системы;
•на многих энергокомплексах применяется нерасчетное нефтяное топливо, физико-химические характеристики которого (плотность, вязкость, влагосодержание, теплотворная способность, содержание серы, доля ароматических соединений и другое) не соответствуют проектным требованиям;
•топливные трубопроводы заменяются трубопроводами с большими или меньшими проходными сечениями;
•механизмы и устройства топливной системы заменяются не соответствующими по техническим характеристикам (давлению напора, давлению всасывания и производительности) элементами;
•устанавливаются дополнительные трубопроводы, устройства, механизмы и другие элементы топливной системы, функциональное назначение которых весьма сомнительно.

Как правило, перечисленные замечания возникают там, где обслуживающий персонал самостоятельно, без привлечения специалистов по топливоподготовке, пытается решать возникающие эксплуатационные проблемы без учета реального качества нефтяного топлива, поставляемого промышленностью.



Два решения

Большинство указанных проблем обусловлены в основном ухудшением качества поставляемого топлива, вызванным изменением комплекса свойств исходной, сырой нефти и устаревшей технологией нефтепереработки. Постоянное использование нефтяного топлива несоответствующего качества приводит к снижению эффективности работы дизелей, к уменьшению ресурса работы и отказам топливной аппаратуры, элементов топливной системы и частому выходу дизельной энергетической установки из действия.

На сегодняшний день существует два направления решения возникших эксплуатационных проблем. Первое из них – изменение конструкции дизеля при сохранении традиционной топливной системы, одним словом – разработка нового дизельного двигателя со старой топливной системой. Данное направление имеет перспективу, однако оно требует значительного времени и существенных материальных затрат. Второе направление – при сохранении существующей конструкции дизеля разработать для него топливную систему нового поколения с учетом реального качества поставляемого топлива.

Конструкция и состав современных топливных систем отечественных дизельных установок разрабатывались в 1950‑60‑х годах прошлого века для использования в них нефтяных топлив, произведенных из смесей нефтей северных и южных месторождений бывшего СССР с преобладающей долей последних. В связи с чем производимые сегодня нефтяные горючие, полученные преимущественно из нефтей северных и северо-восточных месторождений России и исключающие углеводороды южных источников, являются нерасчетными видами топлива для эксплуатируемых дизельных установок и их топливных систем.



Как использовать дизель

При этом в основу гидравлического расчета должны быть положены физические и химические показатели конкретного вида или нескольких видов жидкого углеводородного горючего, планируемых для использования в данном дизеле.

Результатом расчетов топливной системы должны явиться:
•выбор количества и типа топливных насосов, их технических характеристик (производительность и давление), а также конструкционных материалов для изготовления двигателя и его топливной системы;
•вычисление скорости течения жидкого горючего, местных и общих сопротивлений;
•определение диаметров и длин топливных трубопроводов, количества и типов запорных органов, фильтрующих и сепарирующих устройств, форсунок, количества и объемов топливных емкостей;
•выбор (при использовании тяжелых и средних топлив) количества, вида, типа и определение технических характеристик топливных подогревателей.

Важную роль в практическом использовании того или иного вида топлива для дизельных двигателей играет вязкость, поскольку смазка элементов топливной аппаратуры производится непосредственно прокачиваемым топливом. В связи с чем использование топлива с иной, отличной от заданной вязкостью может привести к возникновению эксплуатационных неисправностей и отказам топливной аппаратуры, а значит, и дизеля в целом вследствие заклинивания движущихся частей ТНВД и форсунок.

Из изложенного становится очевидным, что физико-химические свойства нефтяного топлива играют не последнюю роль в конструктивной реализации единой топливной системы. К сожалению, длительное время это обстоятельство не учитывалось, а топливные системы для использования различных видов нефтяного топлива раз от раза у нас в стране и за рубежом слепо копировались без понимания гидродинамических, физических и химических процессов, происходящих в них. Между тем, необходимо констатировать, что использование в топливных системах дизелей других, отличных от расчетных нефтяных топлив приводит к работе топливных систем на нерасчетных режимах и, как следствие, к потере мощности дизеля, перерасходу горючего и отказам элементов топливной системы.

Сегодня отдельные проблемы в работе дизельных установок, связанные с использованием отличного от расчетного нефтяного топлива, решаются самостоятельно обслуживающим персоналом в процессе эксплуатации, например, с помощью регулировок угла опережения подачи топлива, топливной аппаратуры, зазоров в клапанах и фаз газораспределения. Однако до настоящего времени комплексного решения указанных эксплуатационных проблем до сих пор не предложено.

Рассмотренные ранее эксплуатационные проблемы отсутствуют в разработанных и внедренных авторами топливных системах нового поколения, применяемых сегодня для котельных установок. Новые топливные системы позволяют обрабатывать и готовить к сжиганию легкие, средние и тяжелые нефтяные горючие; приготавливать топливные смеси и водо‑топливные эмульсии на основе указанных топлив.



Технические требования

Исходя из длительного опыта разработки, внедрения и использования топливных систем нового поколения, авторы считают, что топливные системы нового поколения должны быть максимально упрощены, исключать функционально ненужные элементы.

Новые технологические процессы подготовки жидкого углеводородного топлива к сжиганию осуществляются посредством изменения схемы топливной системы и ввода в ее состав новых механизмов и устройств, производящих струйно‑кавитационную и (или) роторно-пульсационную обработку топлива перед сжиганием, струйно‑кавитационное смешение топливных углеводородов различной молекулярной массы, а при наличии воды в топливе – приготовление водо‑топливной эмульсии.

Струйно‑кавитационная обработка топлива реализуется в проточной части струйного аппарата. В основу этого вида обработки жидкого топлива положены кавитационные явления, возникающие при высокоскоростном (более 20 м / с) истечении жидкости из сопла в вакуумную камеру струйного аппарата, в которой создается разрежение, достаточное для капельного распада струи рабочей жидкости, разрыва длинных углеводородных связей углеводородных молекул и образования свободных топливных радикалов и молекул меньшей молекулярной массы. Рассматриваемый способ обработки топлива применим для любого вида нефтяного топлива.

Роторно-пульсационная обработка топлива реализуется в роторно-пульсационном устройстве, в гидравлической части которого происходит интенсивная турбулизация, разрезание и размельчение топливных сгустков, пленок, агломератов, воды (при ее наличии), деструкция (дробление, измельчение и расщепление) тяжелых углеводородов и динамическая фильтрация топлива. Обрабатываемое жидкое топливо подвергается воздействию напряжений сдвига, звуковых колебаний, кавитации, гидравлических ударов, что создает условия для образования однородной гомогенной углеводородной смеси (а при наличии воды – грубодисперсной водо‑топливной эмульсии) и постоянной фильтрации. Роторно-пульсационная обработка топлива используется только для обработки высоковязких углеводородных горючих и требует дополнительных затрат энергии.

На сегодняшний день улучшение качества топливоподготовки – одно из реальных направлений рационального использования нефтяного топлива, повышения экономичности и экологической чистоты тепловых двигателей и топливосжигающих установок. Качественного улучшения подготовки топлива можно достигнуть только при понимании сущности всех процессов, происходящих в топливной системе, при этом совершенствование отдельных технологических процессов подготовки топлива не приводит к желаемым результатам. Необходим комплексный подход к вопросу подготовки топлива к сжиганию и обязательно с учетом типа и вида используемого топлива. Применение топливных систем нового поколения является одним из примеров комплексного подхода к решению вопроса подготовки топлива к сжиганию.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 11 (103) июнь 2008 года:

  • Блиц

    Балаковская АЭС по итогам работы в 2007 году признана лучшей атомной станцией России. Как сообщил Центр общественной информации АЭС, это седьмая победа атомщиков в ежегодном корпоративном конкурсе, начиная с 1995 года. На станции впервые в российской атомной энергетике внедрены системы менеджмента качества и экологического менеджмента, сертифицированные в соответствии с международными стандартами. Финансово‑экономическое состоя...

  • ВСТО заработает в октябре

    Транспортировка нефти по трубопроводу «Восточная Сибирь – Тихий океан» (ВСТО) в реверсивном режиме начнется в октябре текущего года. Об этом заявил президент «Транснефти» Николай Токарев. Все подготовительные работы для ввода в эксплуатацию участка нефтепровода от Тайшета до Талакана будут завершены к концу сентября, отметил Н. Токарев. В настоящий момент нефтью заполнено 392 километра трубопровода. Для наполнения участка ...

  • «Вологдаэнерго» – победитель соревнований МРСК Северо-Запада

    Бригада филиала ОАО «МРСК Северо-Запада» «Вологдаэнерго» признана лучшей по результатам региональных соревнований профессионального мастерства оперативно-ремонтного персонала бригад распределительных сетей. Второе место завоевали ремонтники «Новгородэнерго», третье – «Псковэнерго». По сумме баллов команды расположились следующим образом: 1. «Вологдаэнерго» – 3045. 2. «Новгородэнерго» – 2929,6 3. «Псковэнерго» – ...

  • Армения: Переговоры о цене

    Армения в течение двух-трех месяцев рассчитывает завершить переговоры с «Газпромом» по вопросу формирования цены на газ на 2009‑2011 годы. Об этом сообщил министр энергетики и природных ресурсов Армении Армен Мовсисян. По его словам, сейчас в Армении находится рабочая группа из Москвы, и идут обсуждения цены на газ. «Мы пытаемся согласовать наши подходы по ценам на газ на ближайшие годы», – сказал министр. В соответствии с...

  • Коста-Рика: Впервые в Латинской Америке

    На фоне неудержимого роста цен на нефть правительство Коста-Рики объявило, что с октября этого года на всех заправках начнется продажа биотоплива. Моторное топливо будет содержать не менее 7,5 процента биоэтанола (тростникового спирта) и бензина, в биодизеле не менее 5 процентов будет приходиться на пальмовое масло. Об этом объявил заместитель министра энергетики Коста-Рики Хулио Матаморос. По его словам, цена на биотопливо будет значи...