Підвищення паливної економічності суднових газодизель-генераторів шляхом інтенсифікації впорскування запального палива - Автореферат

У звязку з цим наукові дослідження, спрямовані на зменшення запальної дози дизельного палива газодизельних двигунів і використання нових типів паливної апаратури, є актуальними, становлять науковий та практичний інтерес. Дослідження виконувались у рамках програми комплексного розвитку АТВТ "Первомайськдизельмаш" на 2001-2005 рр.; тематичного плану НДДКР Міністерства освіти і науки України за напрямком "Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетичній промисловості та в агропромисловому комплексі" за темою "Розробка загальної концепції вдосконалення процесів в енергетичному обладнанні на основі альтернативних робочих тіл і енергоносіїв", реєстраційний номер 01198U004220; науково-технічної роботи Інституту газу НАН України (контракт № ИНТЕРАН - 01/31.08) з модернізації морських стаціонарних платформ (МСП-3 ... МСП-9), що експлуатуються з газодизелями ГЖЧН 25/34 та ГЖЧН 36/45; пріоритетних напрямків удосконалення нормативної документації Російського Морського Регістру Судноплавства: "Правил классификации и постройки морских судов", "Правил классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок (ПБУ) и морских стационарных платформ (МСП)", "Руководство по техническому наблюдению за соблюдением технических нормативов выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при изготовлении и эксплуатации СЕУ". Метою дисертаційної роботи є підвищення паливної економічності газодизель-генераторів шляхом подачі зменшеної запальної дози дизельного палива, інтенсифікації впорскування палива за рахунок використання модулятора імпульсу тиску (МІТ), пошуку раціональних конструктивних рішень, що дозволяють реалізувати газодизельний цикл зі зменшеною запальною дозою в суднових ДВЗ. удосконалити конструкцію паливної системи, оснащеної модуляторами імпульсу тиску, з метою підвищення надійності і стабільності роботи та забезпечення реалізації газодизельного циклу зі зменшеною запальною дозою дизельного палива в суднових ДВЗ, за рахунок вибору раціональних параметрів розпилювача форсунки;Запропонованими конструктивними змінами було досягнуто задовільної роботи паливної системи при обємах запальної дози палива на рівні 5…7 %, при цьому активний хід плунжера буде досягати 8…10 % від його номінальної подачі. Для забезпечення надійної роботи газодизеля на розрахунковому режимі (режим впорскування запальної дози палива при номінальній частоті обертання колінчастого вала) пропонується використати в лінії високого тиску паливної системи додатковий елемент - модулятор імпульсу тиску. Ліва частина рівняння являє собою зміну обєму палива при зміні тиску (де б - коефіцієнт стискання палива; Рн, Vн - тиск та обєм порожнини під плунжером насоса), а права - різницю між обємною швидкістю палива, що витікає зі штуцера паливного насоса, та обємною швидкістю палива , що витікає в трубопровід. Оскільки в трубопроводі між форсункою та насосом розмістився модулятор імпульсу тиску, довжина трубопроводу LT ділиться на дві частини: L1 від насоса до модулятора та L2 від модулятора до форсунки. Ліва частина рівняння являє собою зміну обєму палива при зміні тиску, а права частина - різницю між обємною швидкістю палива, що проходить по відрізку трубопроводу між насосом та модулятором , обємною швидкістю палива , що витікає по відрізку трубопроводу між модулятором і форсункою, та частиною палива , що відводиться під плунжер модулятора.Запропонована модернізація дозволить досягти стабільної роботи паливної апаратури при зниженні обєму палива до рівня 5…7 %. Досліджено процеси інтенсифікації паливоподачі на номінальному режимі роботи газодизель-генератора, які базуються на використанні модулятора імпульсу тиску в штатній паливній системі газодизеля. Максимальна інтенсивність впорскування при заданій мінімальній запальній дозі палива досягається за рахунок узгодженого вибору параметрів ПНВТ та МІТ. Запропоноване рішення дозволить при мінімальних затратах і змінах у паливній апаратурі конвертувати дизельні двигуни, що знаходяться в експлуатації, на газодизельні, забезпечуючи при цьому запальну дозу дизельного палива на рівні 3...5 %.

2. Основний зміст роботи

1. Розроблено конструктивні шляхи вдосконалення роботи паливної апаратури з метою зменшення запальної дози палива. Запропонована модернізація дозволить досягти стабільної роботи паливної апаратури при зниженні обєму палива до рівня 5…7 %.

2. Розроблено математичну модель паливної системи, яка застосована для дослідження роботи газодизель-генератора на режимі холостого ходу.

3. Досліджено процеси інтенсифікації паливоподачі на номінальному режимі роботи газодизель-генератора, які базуються на використанні модулятора імпульсу тиску в штатній паливній системі газодизеля. Максимальна інтенсивність впорскування при заданій мінімальній запальній дозі палива досягається за рахунок узгодженого вибору параметрів ПНВТ та МІТ. Запропоноване рішення дозволить при мінімальних затратах і змінах у паливній апаратурі конвертувати дизельні двигуни, що знаходяться в експлуатації, на газодизельні, забезпечуючи при цьому запальну дозу дизельного палива на рівні 3...5 %.

4. Розроблено методику розрахунку параметрів модулятора, в якій результати узагальнені у формі простих аналітичних залежностей, що враховують особливості роботи паливної системи газодизеля з МІТ. Результати розрахунку адекватні експерименту.

5. Проведені експериментальні дослідження на безмоторному стенді виявили, що залежність циклової подачі від активного ходу плунжера насоса для паливної системи з МІТ має нелінійний характер з горизонтальною ділянкою, яка відповідає 3..5 % номінальної циклової подачі. Експериментально підтверджено, що на даній ділянці забезпечується стабільна циклова подача від циклу до циклу на всіх ПНВТ.

6. Економічний ефект від впровадження модуляторів імпульсу тиску на газодизельному двигуні 6 ГЖЧН 26/34 АТВТ "Первомайськдизельмаш" складає 10400 грн за 1000 годин роботи при використанні розпилювачів 8х0,4 х1550, а при використанні розпилювачів 3х0,3 х1550 - 15600 грн. Термін окупності впровадження МІТ складає 290 годин.

7. Встановлено, що впровадження МІТ та зменшення запальної дози палива з 18 до 6 кг/год на двигуні 6 ГЖЧН 26/34 дозволило зменшити кількість викидів оксидів азоту на 13 %.

1. Доценко С.М. Дослідження впливу величини запальної дози дизельного палива на екологічні показники газодизельних суднових енергетичних установок. // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2004. - № 2 (395). -С. 122-125.

2. Доценко С.М. Статистический расчет расхода топлива в топливной аппаратуре дизеля 6ГЖЧН 26/34. // Загальнодерж. міжвід. наук.-техн. збірник "Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин / КНТУ, 2005, вип. 35. - С. 428-432.

3. Доценко С.М. Оцінка економічної ефективності роботи газодизельної енергетичної установки морських стаціонарних платформ. // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2005. - № 5 (404). - С. 89-94.

4. Использование модулятора импульсов давления для интенсификации впрыскивания запальной порции дизельного топлива в цилиндры газодизеля. А.Л. Григорьев, А.Н. Врублевский, С.Н. Литвин, С.М. Доценко // Вестник ХГПУ-1999. - Вып. 85, - С. 3-12. Здобувачем виконано розрахунково-експериментальне доведення дослідного зразка модулятора імпульсів тиску.

5. Новый способ модернизации топливной аппаратуры при конвертировании дизель - генератора с жидкого топлива на газ./ С.Н. Литвин, С.М. Доценко, А.Л. Григорьев, А.Н. Врублевский // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков: "ХАИ", 2000. - Вып. 19. - С. 64-69. Здобувачем розроблена методика оптимального вибору параметрів модулятора.

6. Теоретическое и экспериментальное исследование топливной аппаратуры газового дизель-генератора. / С.М. Доценко, А.Л. Григорьев, С.Н. Литвин, А.Н. Врублевский // Зб. Наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 7 (385). - С. 85-95. Здобувачем виконані експериментальні дослідження.

7. Перспективы дальнейшего снижения расхода дизельного топлива газо-дизельными двигателями. / С.Н. Литвин, С.М. Доценко, А.Л. Григорьев, А.Н. Врублевский // Авиационно-космическая техника и технология. - Харьков, 2002. - Вып. 30. - С. 11-14. Здобувачем виконані експериментальні дослідження роботи паливної системи газодизеля з МІТ.

Размещено на .ru