1, das grundlegende Konzept des ME-C-GI-Doppelkraftstoffmotors. Gegenwärtig verwenden Man Dual-Brennstoff-Motoren hauptsächlich die folgenden Kraftstoffe als zweiten Brennstoff: GI-Methan-Gasinjektion, Gie-Ethangasinjektion, LGIM-Methanol-Gasinjektion, LGIP-Liquefied Petroleum Gasing (hauptsächlich aus Propan und einer geringen Menge an Butan). Der in diesem Artikel eingeführte zweite Kraftstoff ist ein Gasbrennstoff, der hauptsächlich aus Methan besteht.
1. Die Hauptmerkmale von LNG -Verflüssigungsdgas sind derzeit der bevorzugte Kraftstoff für zwei Kraftstoffmotoren. Seine Hauptkomponente ist Methan, das ungefähr 80-85% nach Volumen ausmacht. Darüber hinaus enthält es auch Kohlenwasserstoffverbindungen wie Ethan, Propan, N-Butan, Isobutan sowie Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen. Bei einem Druck von 0. 51MPA beträgt die Sättigungstemperatur etwa -137 Grad und seine Flüssigkeitsdichte beträgt etwa 450 kg/m3 (verschiedene Volumenverhältnisse von Methan, Ethan und Propan beeinflussen die Dichte). Die Selbstromtemperatur von Methan in Luft (101,3 kPa) beträgt etwa 538 Grad, während der Zündpunkt von Diesel in diesem Zustand etwa 220 Grad beträgt.
2. Arbeitsprinzip des ME-C-GI: Der MAN-C-GI-Zwei-Takt-Motor übernimmt den Dieselzyklus (wie in Abbildung 1 gezeigt), der Zündbrennstoff (ca. 5%) in den Zylinder in einem bestimmten Winkel in der Nähe der oberen toten Mitte am Ende des Ende des Kompressionsstrichs in den Zylinder injiziert. 200-300 Bar. Zu diesem Zeitpunkt reicht das zuvor im Zylinder verbrannte Hochtemperaturgas aus, um das in den Zylinder injizierte Hochdruck-LNG-Gas zu entzünden.
Abbildung 1: Dieselzyklus-Prinzip-Diagramm: Mann ME-C-GI Dual Kraftstoff Zwei-Schlag-Motor-Kraftstoffeinspritzung
Das Steuerungssystem verfügt neben den grundlegenden Kraftstoffeinspritzfunktionen herkömmlicher ME-C-Modelle über ein dediziertes System zur Steuerung von Gaskraftstoffeinspritzung. Der Start-, Laden-, niedrige Lastbetrieb und die Parkzustände des Motors verwenden nur Kraftstoff. Der zweite Kraftstoff erfordert ein vollständig zubereitetes Kraftstoffgasversorgungssystem und einen stabilen Motorbetrieb bei einer bestimmten Last, bevor er in Gebrauch eingesetzt werden kann. Wenn das Gassystem fehlt, kann das Engine Control System (ECS) das Gassystem sofort am Betrieb verhindern und das Kraftstoffsystem nur ausführen.
2, zweiter Kraftstoffhilfsystem
Nach den grundlegenden Eigenschaften von LNG handelt es sich um eine typische Flüssigkeit mit niedriger Temperatur mit einer Sättigungstemperatur (Siedepunkt) von etwa -162. 5 Grad bei Standard-Atmosphärendruck. ME-GI-Motoren benötigen Hochdruckgas in 200-300 Bar und 40-50 Grad. Die Umwandlung von Kraftstoff aus einer Flüssigkeit mit niedriger Temperatur in ein Hochdruckgas erfordert mehrere Umwandlungsstufen, und Sicherheit und Zuverlässigkeit sind die Hauptüberlegungen. Für den Transport des zweiten Kraftstoffs aus dem Lagertank zum Motor und zur Wiederherstellung von überschüssigem Gas sowie für den Sicherheitsschutz des gesamten Systems ist eine angemessene Lösung erforderlich. Gas unterstütztes System, das flüssigen Kraftstoff aus LNG-Lagertanks in Hochdruckgas umwandelt und sicher und zuverlässig an das Gaseinspritzsystem des Motors liefert. Das System umfasst die folgenden Systeme und Einheiten: Gasversorgungssystem, Gasversorgungsleitungssystem, Gasventilgruppe, Inert -Gassystem, Schalldämpfer, externes Rohrlüftungssystem, Stickstoffsystem zum Erkennen von Gaslecks, Rückgabesystem, Versiegelölsystem und Motorsteuerungssystem (ECS). Abbildung 2 ist ein schematisches Diagramm des gasunterstützten Systems.
Abbildung 2: schematisches Diagramm des gas unterstützten Systems
1. Das Kraftstoffgasversorgungssystem als spezialisiertes Gefäß zum Transport solcher verflüssigen Produkte (wie LNG -Träger) unterscheidet sich im Vergleich zu Massenfracht, Behältern und LNG -Förderungsschiffen, die zwei Brennstoffmotoren verwenden. Man hat mehrere optionale Gasversorgungssystemlösungen entwickelt, um die Anforderungen der Schiffsbesitzer zu erfüllen. Es gibt hauptsächlich drei Arten, und der größte Unterschied zwischen ihnen besteht darin, ob die Methode zur Steigerung der LNG im Flüssigkeits- oder Gaszustand ausgewählt werden soll. Im flüssigen Zustand ist die Hauptausrüstung für die Steigerung die kryogene Hochdruckpumpe und der HP Vaporizer. Im gasförmigen Zustand wird der Druck unter Verwendung eines Hochdruckkompressors und Ladeluftkühler erhöht. Abbildung 3 zeigt den vereinfachten Prozess von drei Schemata.
Abbildung 3: Lösung des Gasversorgungssystems
Wenn Sie als Beispiel LNG-Förderungsschiffe einnehmen, ist eines der typischen Konstruktionsschemata für ein Gasversorgungssystem in Abbildung 4 dargestellt. Das natürlich verdampfte Gas wird durch einen kleinen Hochdruckkompressor unter Druck gesetzt und mit dem Flüssigkeit gemischt, der durch eine Hochdruckpumpe mit niedriger Temperatur in den Verdampfer unter Druck gesetzt wurde. Das erzeugte Hochdruckgas wird über einen Kraftstoffgasventilzug an den Motor mit niedrigem Geschwindigkeit geliefert. Das in vier Takt-DF-DF-Stromerzeugungsmotoren und -Kessel-Gas verwendete Niedrigdruckgas wird durch Verdampfer und Heizungen umgewandelt.
Abbildung 4: Ein typisches Gasversorgungsschema
Das Steuerungssystem des Gasversorgungssystems ist ein spezielles System, das nicht zum Engine Control System (ECS) gehört, aber es besteht eine Verbindung zwischen den beiden Systemen. Wenn die Druckeinstellung des Gasversorgungssystems von ECS stammt, ist der normale Druck 200-300 -Balken, der von der Last des Motorbetriebs abhängt.
2. Brenngasversorgungsrohre werden in Doppelwandrohre und einzelne Wandrohre unterteilt. Ein einzelne Wandrohre werden nur für Rohrsysteme verwendet, die sich in Open -Air -Bereichen befinden, während Gaspipelines in geschlossenen Bereichen alle Doppelwandrohre sind. Das innere Rohr des doppelmauerten Rohrs besteht aus Edelstahl, und ein bestimmter Raum muss zwischen den inneren und äußeren Wandrohre zur Belüftung gelassen werden. Die Gasrohre zwischen den Zylindern des Hauptmotors verwenden eine Kettenstruktur (wie in Abbildung 5 gezeigt), wodurch das Risiko von Pipelineschäden und Leckagen verringert werden kann, die durch hochfrequente Schwingung während des Betriebs des Hauptmotors verursacht werden, wodurch die Sicherheit effektiv verbessert wird. Der Druckprüfdruck des Rohrleitungssystems beträgt 150% des normalen Arbeitsdrucks.
Abbildung 5: Doppelmauerte, die für die Gasversorgung verwendet werden
3. Die Hauptfunktionen eines Kraftstoffgasventilzugs umfassen: Lieferung von Gas an das Gaseinspritzsystem während des Betriebs des Motors mit Gas; Wenn kein Gas benötigt wird, schneiden Sie die Gasversorgung ab und führen Sie das Gas in die Rohr- und Ventilgruppe in den Schalldämpfer ein. Versorgen Sie inerte Gas, um durch das Innenrohr usw. zu blasen usw. Die Ventile in der Ventilgruppe werden von ECs gesteuert und arbeiten durch Druckluft. Gasventilgruppen werden normalerweise zu inerten Gassystemen kombiniert, können aber auch als separate Einheit ausgelegt werden.
4. Inert -Gassystem wird hauptsächlich zum Inertgas (derzeit wird Stickstoff als Inertgas empfohlen) in die Gaspipeline verwendet, wodurch das gesamte Restgas in der Gaspipeline wegfahren kann. Der normale Druckdruck beträgt 10 ± 2 bar.
5. Der Prozess der Reduzierung von Hochdruckgasdruck aus 200-300 -Balken unter Verwendung eines Schalldämpfers erzeugt hohe Dezibelrauschen. Die Funktion eines Schalldämpfers besteht darin, das Rauschen zu reduzieren und es innerhalb von 130-170 db (a) zu steuern.
S. Aus Sicherheitsgründen entweichen die Innenrohre, wenn sie leckt, in den Raum zwischen äußeren und inneren Rohren. Um sofort Gaslecks zu erkennen und Alarme auszugeben und weitere Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, hat das System ein externes Rohrlüftungssystem entworfen (siehe Abbildung 6). Das Lüftungssystem sorgt für eine kontinuierliche Belüftung zwischen allen Gas -Doppelwandrohren mit mehr als 30 Luftwechsel pro Stunde. Der Luftauslass ist mit redundanten HC -Konzentrationssensoren (Hydro -Kohlenstoffsensoren) ausgestattet, um alle Gaslecks in Echtzeit zu überwachen. Die Lüftungssystemschnittstelle von MOP kann die Erkennung der HC -Konzentration durch das System beobachten, und bei einer Fehlfunktion wird das System rechtzeitig alarmieren.
Abbildung 6: externes Lüftungssystem
7. Stickstoffversorgung für die Fehlerbehebung von Leckagen: Wenn ein Gassystem leckt, kann das Gassicherheitssystem das Leck über die HC -Sonde erkennen, kann jedoch nicht den spezifischen Ort bestimmen. Stickstoffgas bei 10-300/400 bar ist zur Erkennung erforderlich. Das Methan -Gassystem verwendet 10-300 -Balken, während das Ethan -Gassystem 10-400 Balken verwendet.
3, das Kraftstoffgaseinspritzsystem besteht aus Kraftstoffgasrohre, Kraftstoffgasadaptern, Kraftstoffgasregelblöcken und Kraftstoffgaseinspritzventilen.
1. Kraftstoffgasrohre sind Hochdruckgaseinlass- und Auslassrohrleitungen, die mit dem Motor verbunden sind. Beim Entwerfen müssen Faktoren wie Festigkeit, Motorvibration, durch Temperaturunterschiede verursachte Innenspannung und Leckagen berücksichtigt werden. Doppelwandrohre gekrümmte Kette werden bevorzugt und die Gasrohre zwischen jedem Zylinder werden über einen Gasverteiler angeschlossen. Der doppeltmauerte Rohrraum ist ein kreisförmiger Kanal mit einem bestimmten räumlichen Volumen. Das äußere Rohrlüftungssystem umfasst alle Gasleitungen im Injektionssystem. Während des Motorbetriebs wechselt das System nach dem Erreichen der Gasleckage die festgelegte Konzentration automatisch in den Kraftstoffmodus und stoppt die Gasversorgung. Inertgas wird zum Blasen in den doppelmauerten Rohrraum eingeführt. Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm der Kettengasrohrverbindung zwischen den Zylinderköpfen.
Abbildung 7: Schematisches Diagramm der Kettengasrohrverbindung zwischen Zylinderköpfen
2. Gasadapterblock: Der Adapterblock ist durch einen Flansch an den Gasregelblock angeschlossen, und seine Funktion besteht darin, das System oder Medium zu verbinden, das den Gasregelblock eingeben und verlassen muss. Der Innenraum ist ein speziell entwickelter komplexer Kanal. Abbildung 8 ist ein schematisches Diagramm zur Trennung des Umwandlungsblocks vom Gasregelblock. Zu diesen Systemen oder Medien gehören: Gaseinlass- und Auslassrohre, Lüftungssysteme zwischen Doppelwänden, Hochdruckdruck und Niedrigdruckölkanälen, Servohydraulikölabladung in Abfallöl-Panzer, Versiegelung von Öl (Trennung von Servoöl und Hochdruckgas), Servoölauslöser in HCU-Einheiten usw. usw.
Abbildung 8: Gasumwandlungsblock, der mit Gasregelblock angeschlossen ist
3. Kraftstoffgassteuerungsblock: Der Kraftstoffgassteuerblock ist eine Kombination, die alle Komponenten enthält, die die Gaseinspritzung mit Ausnahme des Gaseinspritzventils steuern und vom ECS -System für alle Ventilgruppen gesteuert werden. There are mainly fuel gas accumulator, window valve and its control valve ELWI (Electronic window valve), ELGI (Electronic gas injection valve) for controlling hydraulic oil driven gas injection valve, purge valve, blow off valve, gas leak detection hole, gas pressure sensor, etc. As shown in Figure 9, high-pressure gas enters the gas control block from the gas intake pipe through the conversion block, passes through the internal connected channel through the Überprüfen Sie das Ventil und betreten Sie dann die Gasspeicherkammer (um den stabilen Gasdruck aufrechtzuerhalten) für Standby.
Abbildung 9: Gaskontrollblock
Die Injektion von Gas wird in einer bestimmten Reihenfolge gemeinsam durch ein Fensterventil und ein Kraftstoffgaseinspritzventil abgeschlossen. Das Fensterventil ist normalerweise geschlossen und öffnet sich nur im angegebenen Kurbelwinkel, sodass Gas durch den Gasregelblock und den Zylinderkopf von der Akkumulatorkammer zum Gaseinspritzventil gelangen kann. Das Fensterventil und das Einspritzventil werden beide durch Hochdruck-Bahn-Servoöl geöffnet, und die Wirkung des Servoöls wird durch zwei Drei-Wege-Ventile von ELWI bzw. ELGI (ähnlich dem FIVA-Ventil in ME-C) gesteuert. Abbildung 10 zeigt das Prinzip der Zusammensetzung und Injektionskontrolle des Gaseinspritzsystems. Die Aktionen dieser Ventile werden durch das Steuermodul GCSU/GCCU (MPC+Software) gesteuert.
Abbildung 10: Zusammensetzung des Gaseinspritzsystems und des schematischen Diagramms der Gaseinspritzkontrolle
Das Fensterventil wird so gesteuert, dass zwei Kolben unterschiedlicher Durchmesser unter der Wirkung von hydraulischem Öl wirken. Das Einrichten von Fensterventilen wird aus der Sicht der Sicherheit betrachtet, um eine Gaseinspritzung außerhalb der zulässigen Zeitungswinkel -Fensterzeit, dh der Verbrennung von Unvermirten, zu verhindern. Aufgrund des maximal zulässigen Öffnungswinkels für das Fensterventil bedeutet dies, dass die maximale Gaseinspritzbetrag begrenzt ist. Das Elgi -Ventil kann nur geöffnet werden, wenn das Elwi -Ventil geöffnet ist, und der genaue Zeitpunkt der Gaseinspritzung wird vom ELGI -Ventil gesteuert. Um die Gasverschmutzung von Servohydrauliköl zu verhindern, wird im Fensterventil und im Gaseinspritzventil Dichtöl verwendet, um die Kanäle zu blockieren, in denen Gas und hydraulisches Öl auslaufen können. Der eingestellte Druck ist 25-50 Balken höher als der Gasdruck. Das Versiegelölsystem besteht aus unabhängigen Pumpen, Druckregulierungsventilgruppen, Hochdruckölrohren, Druckansammlungseinheiten usw. Das Dichtöl erreicht nicht nur die angegebene Position, um die Versiegelungsfunktion zu vervollständigen, sondern hat auch eine Schmierwirkung. Die Position der Dichtöldichtung im Fensterventil ist in Abbildung 11 als "Dichtöl aufgetragen" dargestellt.
Abbildung 11: anatomisches Diagramm der Öffnungspositionsstruktur des Fensterventils
Die Funktion des Säuberventils besteht darin, das Gas in der Akkumulatorkammer in das Rück Rohr zu entlasten. Die Funktion eines Blasventils besteht darin, das Gas zwischen dem Fensterventil und dem Einspritzventil in das Rückleitung zu entlasten.
4. Kraftstoffgaseinspritzventil ist an fünf Rohre angeschlossen, nämlich Hochdruck-Servoölrohr, Versiegelölrohr, Low-Druck-Ölversorgungsrohr, hydraulisches Ölabflussrohr und Gasdetektionsrohr. Das Gas fließt vom inneren Durchgang des Zylinderkopfes zur ringförmigen Kammer (Körperöffnung), die durch zwei Dichtungsringe unterhalb der Ventilkörper für den Standby -Unternehmen versiegelt ist (wie in Abbildung 12 gezeigt).
Abbildung 12: schematisches Diagramm des Gaseinspritzventils
Die Funktion des Hochdruck-Servoöls besteht darin, den Federdruck zu überwinden, die Antriebsquelle des Gasventils zu öffnen und die Versorgung mit Servoöl durch Elgi zu steuern. Niederdruck hydraulisches Öl eliminiert Luft aus dem Hydrauliksystem. Das Dichtöl blockiert die Möglichkeit, dass Gas in das Servoöl eindringt. Die Funktion des hydraulischen Ölfreisetzungsrohrs besteht darin, das Servoöl und das Hydrauliköl mit niedrigem Druck freizusetzen, das das Ventil zum Öffnen des HCU-Einheits-Return-Öltanks beim Schließen des Gasventils treibt. Es gibt auch einen Gasleckerkennungsanschluss am Gaseinspritzventil, das mit dem Lüftungssystem verbunden ist.