АНАЛІЗ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ПАЛИВНОЇ СИСТЕМИ СУДНА ПРАЦЮЮЧОГО НА ВИСОКОВ'ЯЗКИХ СОРТАХ ВАЖКИХ ПАЛИВ - Научное сообщество
Главная
UA RU EN

Вас приветствует Интернет конференция!

Приветствуйем на нашем сайте

Рік заснування видання - 2011

АНАЛІЗ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ПАЛИВНОЇ СИСТЕМИ СУДНА ПРАЦЮЮЧОГО НА ВИСОКОВ'ЯЗКИХ СОРТАХ ВАЖКИХ ПАЛИВ

03.11.2021 20:35

[3. Технические науки]

Автор: Липенков І.В., старший викладач, кафедра інженерних дисциплін, Дунайський інститут національного університету «Одеська морська академія»


В останні роки перед судновласниками гостро постала проблема зростання цін на бункеровочне паливо. У зв'язку з цим багато компаній-судновласників знову стали розглядати питання застосування на судах дешевших важких сортів палива, альтернативних дорогим легким сортам. Сформована ситуація посилюється ще і тим, що якість суднових важких палив в цілому погіршується, з огляду на те, що нафтопереробні заводи (НПЗ) прагнуть до підвищення вироблення з нафти легких фракцій.

Одночасно з ростом цін і зниженням якості палива посилюються вимоги до рівня викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами суднових дизелів.

У липні 2010 р вступила в силу нова редакція Програми VI Міжнародної конвенції щодо запобігання забрудненню із суден (MARPOL 73/78), яка передбачає більш жорсткі вимоги до суден.

Нововведення торкнулися практично всіх груп шкідливих викидів, включаючи і NOx. Згідно з новими вимогами вводиться триступенева система стандартів викидів оксидів азоту NOx: перший ступінь - для суден, побудованих до 01.01.2011 р. Друга - для суден, побудованих після 01.01.2011 р (зниження нормативів по оксиду азоту на 20%). Третя - для суден, побудованих після 01.01.2016 р (зниження викидів окислів азоту на 80%). Зауважимо, що зазначені вимоги не застосовуються до суден довжиною менше 24 м і потужністю менше 750 кВт.

Очевидно, що вимоги першого ступеня практично не впливають на діяльність бункерного ринку. Що стосується забезпечення нормативів другого ступеня, то зниження рівня викидів можна досягти як зміною конструкції двигунів, так і виду палива.

На третьому щаблі такого істотного зниження нормативів можна досягти тільки зміною виду палива, що застосовується на судах.

Відносно обмеження викидів оксидів сірки SOx можна відзначити наступне: вміст сірки в паливі, використовуваному на суднах, не повинно перевищувати 3,5% - після 2012 р і 0,5% - після 01.01.2020 р особливих районах контролю викидів оксидів сірки, так званих зонах SECA, що призначаються Міжнародною морською організацією (IMO), вмістом сірки в дозволених для використання паливах з 01.01.2015 р не повинно перевищувати 0,1%. Зауважимо, що в даний час статус зон SECA призначений IMO Балтійському і Північному морях.

На сьогоднішній день, за даними моніторингу IMO, середній вміст сірки в паливі дорівнює 3,7%. Під тиском судноплавних і нафтових компаній IMO прийняла рішення провести в 2018 р огляд стану паливного ринку з точки зору достатності поставок, вартості, потреби в паливі. Виходячи з отриманих даних, планований загальносвітовий рівень 0,5% може бути в подальшому переглянуто. Що стосується районів SECA - Балтійського і Північного морів, ці цифри не будуть переглядатися у бік зменшення.

Введення нових норм на викиди, на думку експертів, додатково вплинуло і на без того складну ситуацію на бункерному ринку, а особливо на вартість низькосірчистих палив.

Останнім часом співвідношення цін на різні види рідкого палива кілька нормалізувався, так, наприклад, флотський мазут Ф-5 (один з перспективних палив для суднових середньооборотних дизелів) став майже вдвічі дешевше дизельного палива. Завдяки цьому переклад дизелів на важкі сорти палива знову стає актуальним завданням. Існує думка, що переклад великотоннажних суден з дизельного і средневязкую палива на високов'язкі сорти мазуту може дозволити знизити витрати на бункеровочного паливо в два рази. При цьому наголошується, що нормальна робота суднових двигунів з певними характеристиками може бути забезпечена досить широким діапазоном марок мазуту. Наприклад, це можуть бути не тільки мазути марок IFO 30 або IFO 180, але і порівняно дешевший IFO 380. Зазначені палива виготовляються з залишкових і среднедістіллятних продуктів переробки нафти.

Основною проблемою при переведенні дизелів на важке паливо, як відомо, є погіршення якості робочого процесу, що приводить до зростання витрати палива і мастильних матеріалів, до збільшення швидкості зношування циліндропоршневої групи і паливної апаратури. А при роботі на важких сортах мазуту, крім усього іншого, виникає проблема вкрай низької якості палива, іноді по щільності перевищує щільність води, що створює додаткові труднощі при очищенні даного палива.

Процес підготовки мазуту складається з декількох ступенів, які потребують установки спеціального обладнання: очищення в сепараторах і фільтрах, підігріву, що виконується на основі електропідігрівачів, парових кожухотрубних або пластинчастих теплообмінників, і безпосередньої підготовки в'язкості, необхідної заводом-виробником суднових дизелів, що забезпечується за допомогою так званих бустерних модулів.

У двопаливного дизеля режим переходу дизеля з маловязкого палива на високов'язкі і назад часто супроводжується відмовою в роботі прецизійних пар паливного насоса високого тиску (ТНВД) і форсунок. Несправності виникають внаслідок різкого охолодження або нагрівання деталей прецизійних пар. Різна швидкість охолодження або нагрівання супроводжується зміною геометричних розмірів цих деталей, в результаті чого відбувається зависання плунжерів у втулках або форсункових голок в направляючих.

Робота деталей прецизійних пар протікає нормально при їх поступовому нагріванні або охолодженні. Це забезпечується поступовою зміною співвідношення мало- і високов'язкого палив в суміші і попереднім підігрівом маловязкого палива, щоб трубопроводи, форсунки і ТНВД встигли нагрітися до подачі в них високов'язкого палива. Дизельне паливо допускається підігрівати до такої температури (323-333 К), при якій його в'язкість буде не нижче 2 мм2/с (1,1°ВУ), інакше різко погіршиться змазуюча здатність палива, що може призвести до загартовування прецизійних пар.

Поступовий перехід з одного палива на інше (в залежності від об'єму змішувальної цистерни) зазвичай здійснюється протягом 20-40 хв при частоті обертання валу дизеля не більше 80-85% від номінальної. Як правило, цього часу достатньо для нагріву або охолодження деталей прецизійних пар приблизно з однаковою швидкістю.

Введення дизеля в режим після перекладу на високов'язкі паливо здійснюють відповідно до інструкції по експлуатації, після чого включають автоматичний регулятор в'язкості палива.

Дизель переводять з високов'язкого на малов’язке паливо зазвичай за 1-1,5 год перед передбачуваною тривалою зупинкою. Це роблять для того, щоб повністю видалити важке паливо з усіх елементів системи, очистити втулки циліндрів, поршні і газовипускний тракт від корозійних продуктів і смолистих утворень. Після переходу дизеля на малов’язке паливо автоматичний регулятор в'язкості палива вимикають. Зниження температури палива досягають поступовим перекриттям пара на паливопідігрівач.

При використанні тільки важких палив потрібно більш складна система паливопідготовки. Система повинна бути обладнана гомогенізатором, здвоєним повнопотоковим фільтром з паровим підігрівом, віскозиметром, паливовитратоміром, трубопроводом рециркуляції з редукційним клапаном підтримки постійного тиску палива перед ТНВД. Паливні трубопроводи повинні мати супутниковий обігрів і теплову ізоляцію. Сепарацію важких палив слід здійснювати в дві стадії: пурифікація і кларификация в режимі 25-30% номінальної продуктивності кожного сепаратора. Рекомендується додаткова фільтрація з відсівом частинок розмірами до 5 мкм, а також хімічна обробка важких палив для очищення від сажі. З'являється необхідність більш частих регулювань паливної апаратури. ТНВД регулюють на рівномірність подачі палива по циліндрах для малообертних (МОД) дизелів через 500-700 год роботи, для середньообертних (СОД) - через 750-1000 ч (доцільно щомісяця), а також по куту випередження подачі палива.

При переході на важке паливо рекомендується збільшити кут випередження подачі на 1-4 ° і використовувати охолоджувані розпилювачі форсунок. Форсунки регулюють на тиск впорскування: для МОД через 300 ч, для СОД через 500 ч. Нерівномірність подачі палива контролюють розподілом температур відпрацьованих газів і максимального тиску згоряння Pz.

Впровадження теплотехнічних приладів контролю - паливних витратомірів, газоаналізаторів, апаратури для оцінки технічного стану дизеля і контролю регулювання паливопадаючий апаратури - також підвищує економічність і довговічність суднових дизелів, призначених для роботи на важкому паливі.

Вимірювання величини енергетичних витрат системи паливопідготовки суднового малооборотного двигуна MAN B & W 7S70MC, що працює на важкому паливі RMG380 показує, що величина витрат становить 2,13% від потужності ГД.

Для оцінки енергетичної ефективності роботи системи паливопідготовки важкого палива в якості цільової функції була обрана величина енергетичних витрат на підготовку важкого палива RMG 380 і виконана мінімізація цільової функції шляхом оптимізації основних параметрів системи паливопідготовки (тисків і температур).

Використання методики мінімізації енергетичних витрат на паливопідготовки важкого палива RMG 380, при додатковій модифікації паливної системи, дозволить забезпечувати зниження абсолютної величини енергетичних витрат у процесі паливопідготовки малооборотних двигуна MAN B&W 7S70MC на 46,64%.

Налаштування основних параметрів паливної системи згідно обраних меж тисків і температур, дозволила знизити енерговитрати на паливопідготовку важкого палива RMG 380 на 35,6%.

Економічний ефект роботи на контейнеровозі «E.R. Hamburg »при використанні важкого палива RMG 380, становить економію 5,39 м.т. важкого палива - 3773 $ USD (при умовній вартості 1 м.т. палива 700 $ USD) за час 126,7 годин на переходах в морі при експлуатаційному навантаженні ГД 46% або 113,71 м.т за час календарного року, виключаючи роботу на маневрених режимах, рейдових і портових стоянок вартістю 79597 $ USD/рік.

Перелік літератури:

1. Возницкий И.В., Паливна апаратура суднових дизелей-конструкция, перевірка стану і регулювання:- Санкт-Петербург,2006.

2. Возницкий И.В. Практика использования морских топлив на судах. - СПб., 2002. - 120 с.

3. Возницкий И.В. Практические рекомендации по смазке судовых дизелей. - СПб., 2002. - 132 с.

4. Вінников  В. В.  Економіка підприємства морського транспорту  (Економіка морських перевезень): Підручник. 2-ое изд. и перераб. – Одеса: Латстар, 2001 – 450 с.

5. Двигателестроение – Санкт-Петербург, 2 (220)  2005.

6. Колегаєв М.О., Іванов Б.М., Баранець М.Г. «Безпека життєдіяльності і виживання на морі» Навч. Посібн / Під ред. В.В.- Пономаренка. Одеса: ОНМА, 2007.-352с.

7. Суворов П.С. Управління режимами роботи головних суднових дизелів.-Одеса: ЛАТСТАР,2000.-238с.

8. Топалов  В.П., Торський  В.Г. «Конвенція СОЛАС-74. Основні положення і коментарі». - Одеса,  2002.

9. Камкін С.В. Експлуатація суднових дизельних енергетичних установок: Камкін С. В. Експлуатація суднових дизелів [Текст]: Підручник для вузів / С. В. Камкін, І. В. Возницький, В. Ф. Большаков - М.: Транспорт, 1996. - 432 с .

10. Ахматов А. С. Молекулярна фізика граничного тертя [Текст] / А. С. Ахматов. - М.: Физматгиз, 1963. - 472 с.

11. Лишевскій А. В. Розпилювання рідин [Текст] / А. В. Лишевскій- М.: Машинобудування, 1977, - 208 с.

12. Добровольський В.В. Енергетичні витрати на паливопідготовки суднових малооборотних двигунів / В.В. Добровольський, С.А. Ханмамедов // Вюнік НУК. - 2010. - №5 (434). - Миколаїв: НУК. - С. 97-104.

13. Ідельчик І. Е. Довідник з гідравлічних опорам [Текст] // Під ред. М. О. Штейнберга.-3-е изд., Перераб. і доп.-М .: Машинобудування, 1992.-672 с.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Другие научные работы даной секции

Конференции

Конференции 2024

Конференции 2023

Конференции 2022

Конференции 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення