1, Konsep Dasar Mesin Kecepatan Rendah Bahan Bakar Man Me-C-GI. Saat ini, mesin bahan bakar ganda manusia terutama menggunakan bahan bakar berikut sebagai bahan bakar kedua: injeksi gas GI-metana, injeksi gas Gie-ethane, injeksi gas cair LGIM-metanol, injeksi gas minyak liquefied LGIP (terutama terdiri dari propana dan sejumlah kecil butana). Bahan bakar kedua yang diperkenalkan dalam artikel ini adalah bahan bakar gas yang terutama terdiri dari metana.
1. Karakteristik utama gas alam cair LNG saat ini menjadi bahan bakar yang disukai untuk mesin bahan bakar ganda. Komponen utamanya adalah metana, yang menyumbang sekitar 80-85% volume. Selain itu, ini juga mengandung senyawa hidrokarbon seperti etana, propana, n-butana, isobutane, serta nitrogen, karbon dioksida, air, hidrogen sulfida, dan zat lainnya. Pada tekanan 0. 51mpa, suhu saturasi sekitar -137 derajat, dan kepadatan cairannya sekitar 450kg/m3 (rasio volume yang berbeda dari metana, etana, dan propana mempengaruhi kepadatan). Suhu penyalaan diri metana di udara (101.3 kPa) adalah sekitar 538 derajat, sedangkan titik pengapian diesel dalam keadaan ini adalah sekitar 220 derajat.
2. Prinsip kerja Man Me-C-GI: Mesin dua-c-gi dua-tak mengadopsi siklus diesel (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1), yang menyuntikkan bahan bakar pengapian (sekitar 5%) ke dalam silinder pada sudut tertentu di dekat pusat yang mati {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{BAUS {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{campuran mix {{{{{{campuran campuran campuran teratas di atas. Pada saat ini, gas suhu tinggi yang sebelumnya dibakar dalam silinder cukup untuk menyalakan gas LNG tekanan tinggi yang disuntikkan ke dalam silinder.
Gambar 1: Prinsip Prinsip Kerja Siklus Diesel Diagram: Man Me-C-GI Bahan Bakar Ganda Injeksi Bahan Bakar Mesin Dua Stroke
Sistem kontrol, di samping fungsi injeksi bahan bakar dasar dari model ME-C konvensional, juga memiliki sistem khusus untuk mengendalikan injeksi bahan bakar gas. Status awal, pemuatan, operasi beban rendah, dan status parkir mesin hanya menggunakan bahan bakar. Bahan bakar kedua membutuhkan sistem pasokan gas bahan bakar yang sepenuhnya disiapkan dan operasi mesin yang stabil pada beban tertentu sebelum dapat digunakan. Saat sistem gas tidak berfungsi, sistem kontrol mesin (ECS) dapat segera menghentikan sistem gas dari operasi dan hanya menjalankan sistem bahan bakar.
2, sistem tambahan bahan bakar kedua
Menurut karakteristik dasar LNG, ini adalah cairan suhu rendah khas dengan suhu saturasi (titik didih) sekitar -162. 5 derajat pada tekanan atmosfer standar. Mesin ME-GI membutuhkan gas bertekanan tinggi di 200-300 bar dan 40-50 derajat. Mengubah bahan bakar dari cairan suhu rendah ke gas bertekanan tinggi membutuhkan beberapa tahap konversi, dan keamanan dan keandalan adalah pertimbangan utama. Solusi yang masuk akal diperlukan untuk pengangkutan bahan bakar kedua dari tangki penyimpanan ke mesin untuk digunakan dan pemulihan kelebihan gas, serta untuk perlindungan keselamatan seluruh sistem. Sistem Bantuan Gas, yang mengubah bahan bakar cair dari tangki penyimpanan LNG menjadi gas bertekanan tinggi dan dengan aman dan andal mengirimkannya ke sistem injeksi gas mesin. Sistem ini mencakup sistem dan unit berikut: sistem pasokan gas, sistem perpipaan pasokan gas, kelompok katup gas, sistem gas inert, muffler, sistem ventilasi pipa eksternal, sistem nitrogen untuk mendeteksi kebocoran gas, sistem pengembalian, sistem oli sealing, dan sistem kontrol mesin (ECS). Gambar 2 adalah diagram skematis dari sistem yang dibantu gas.
Gambar 2: Diagram skematik sistem dibantu gas
1. Sistem pasokan gas bahan bakar, sebagai kapal khusus untuk mengangkut produk cair tersebut (seperti pembawa LNG), berbeda dalam desain sistem tambahan gas dibandingkan dengan kargo curah, wadah, dan kapal pedagang berbahan bakar LNG yang menggunakan mesin bahan bakar ganda. Man telah merancang beberapa solusi sistem pasokan gas opsional untuk memenuhi persyaratan pemilik kapal. Terutama ada tiga jenis, dan perbedaan terbesar di antara mereka adalah apakah akan memilih metode meningkatkan LNG dalam keadaan cair atau gas. Saat dalam keadaan cair, peralatan utama untuk meningkatkan adalah pompa tekanan tinggi cryogenic dan vaporizer HP; Dalam keadaan gas, tekanan meningkat menggunakan kompresor tekanan tinggi dan intercooler. Gambar 3 menunjukkan proses yang disederhanakan dari tiga skema.
Gambar 3: Solusi Sistem Pasokan Gas
Mengambil Kapal Pedagang Bahan Bakar LNG sebagai contoh, salah satu skema desain khas untuk sistem pasokan gas ditunjukkan pada Gambar 4. Gas yang diuapkan secara alami ditekan oleh kompresor tekanan tinggi berukuran kecil dan dicampur dengan cairan yang ditekan oleh pompa tekanan tinggi suhu rendah ke dalam penguapan. Gas tekanan tinggi yang dihasilkan dipasok ke mesin berkecepatan rendah melalui kereta katup gas bahan bakar. Gas bertekanan rendah (sekitar 6 bar) yang digunakan dalam mesin pembangkit listrik DF (Dual Fuels) empat stroke dan boiler dikonversi melalui evaporator dan pemanas.
Gambar 4: Skema pasokan gas yang khas
Sistem kontrol sistem pasokan gas adalah sistem khusus yang bukan milik sistem kontrol mesin (ECS), tetapi ada hubungan antara kedua sistem. Jika pengaturan tekanan sistem pasokan gas berasal dari ECS, tekanan normal adalah 200-300 batang, yang tergantung pada beban operasi mesin.
2. Pipa pasokan gas bahan bakar dibagi menjadi pipa dinding ganda dan pipa dinding tunggal. Pipa dinding tunggal hanya digunakan untuk sistem pipa yang terletak di area udara terbuka, sedangkan pipa gas di area tertutup semuanya adalah pipa dinding ganda. Tabung dalam tabung berdinding ganda terbuat dari baja tahan karat, dan ruang tertentu perlu dibiarkan antara tabung dinding bagian dalam dan luar untuk ventilasi. Pipa gas antara silinder mesin utama mengadopsi struktur rantai (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5), yang dapat mengurangi risiko kerusakan pipa dan kebocoran yang disebabkan oleh getaran frekuensi tinggi selama pengoperasian mesin utama, secara efektif meningkatkan keamanan. Tekanan uji tekanan dari sistem perpipaan adalah 150% dari tekanan kerja normal.
Gambar 5: Pipa berdinding ganda yang digunakan untuk pasokan gas
3. Fungsi utama kereta katup gas bahan bakar meliputi: memasok gas ke sistem injeksi gas selama pengoperasian mesin menggunakan gas; Ketika gas tidak diperlukan, potong pasokan gas dan perkenalkan gas di dalam pipa dan kelompok katup ke dalam knalpot; Pasokan gas inert untuk meniup melalui pipa bagian dalam, dll. Katup dalam kelompok katup dikendalikan oleh EC dan beroperasi melalui udara terkompresi. Kelompok katup gas biasanya digabungkan ke dalam sistem gas inert, tetapi juga dapat dirancang sebagai unit terpisah.
4. Sistem gas inert terutama digunakan untuk meniup gas inert (saat ini nitrogen direkomendasikan sebagai gas inert) ke dalam pipa gas bila perlu, yang dapat mengusir semua gas residu dalam pipa gas. Tekanan set normal adalah 10 ± 2 bar.
5. Proses mengurangi tekanan gas tekanan tinggi dari 200-300 batang menggunakan peredam akan menghasilkan kebisingan desibel tinggi. Fungsi peredam adalah untuk mengurangi kebisingan dan mengendalikannya di dalam 130-170 dB (a).
6. Pipa gas dari sistem ventilasi pipa luar adalah jenis pipa berdinding ganda, dengan gas yang mengalir melalui pipa bagian dalam. Dari perspektif keamanan, jika pipa bagian dalam bocor, ia akan keluar ke ruang antara pipa luar dan dalam. Untuk segera mendeteksi kebocoran gas dan mengeluarkan alarm, dan untuk mengambil langkah -langkah keamanan lebih lanjut, sistem telah merancang sistem ventilasi pipa eksternal (lihat Gambar 6). Sistem ventilasi memastikan ventilasi berkelanjutan antara semua pipa dinding ganda gas, dengan lebih dari 30 perubahan udara per jam. Outlet udara dilengkapi dengan sensor konsentrasi HC yang berlebihan (sensor karbon hidro) untuk memantau segala kebocoran gas secara real time. Antarmuka sistem ventilasi MOP dapat mengamati deteksi sistem konsentrasi HC, dan dalam hal kerusakan, sistem akan mengkhawatirkan secara tepat waktu.
Gambar 6: Sistem Ventilasi Eksternal
7. Pasokan nitrogen untuk pemecahan masalah kebocoran: Ketika sistem gas bocor, sistem keselamatan gas dapat mendeteksi kebocoran melalui probe HC, tetapi tidak dapat menentukan lokasi spesifik. Gas nitrogen di 10-300/400 bar diperlukan untuk deteksi. Sistem gas metana menggunakan bilah 10-300, sedangkan sistem gas etana menggunakan bilah 10-400.
3, Sistem injeksi gas bahan bakar terdiri dari pipa gas bahan bakar, adaptor gas bahan bakar, blok kontrol gas bahan bakar, dan katup injeksi gas bahan bakar.
1. Pipa gas bahan bakar adalah saluran masuk gas dan saluran pipa outlet bertekanan tinggi yang terhubung ke mesin. Saat merancang, faktor -faktor seperti kekuatan, getaran mesin, tegangan internal yang disebabkan oleh perbedaan suhu, dan kebocoran perlu dipertimbangkan. Pipa dinding ganda rantai melengkung lebih disukai, dan pipa gas di antara setiap silinder dihubungkan melalui distributor gas. Ruang pipa berdinding ganda adalah saluran melingkar dengan volume spasial tertentu. Sistem ventilasi pipa luar mencakup semua saluran pipa gas dalam sistem injeksi. Selama operasi mesin, setelah kebocoran gas mencapai konsentrasi yang ditetapkan, sistem akan secara otomatis beralih ke mode bahan bakar dan menghentikan pasokan gas. Gas inert akan dimasukkan ke dalam ruang pipa berdinding ganda untuk bertiup. Gambar 7 adalah diagram skematis dari koneksi pipa gas rantai antara kepala silinder.
Gambar 7: Diagram skematik koneksi pipa gas rantai antara kepala silinder
2. Blok Adaptor Gas: Blok adaptor terhubung ke blok kontrol gas melalui flensa, dan fungsinya adalah untuk menghubungkan sistem atau media yang perlu masuk dan keluar dari blok kontrol gas. Interior adalah saluran kompleks yang dirancang khusus. Gambar 8 adalah diagram skematis memisahkan blok konversi dari blok kontrol gas. Sistem atau media ini meliputi: saluran masuk dan saluran outlet gas, sistem ventilasi antara dinding ganda, oli hidrolik servo tekanan tinggi dan saluran oli bertekanan rendah, pelepasan oli hidrolik servo untuk membuang tangki oli, oli penyegelan (memisahkan minyak servo dan gas bertekanan tinggi), pelepasan minyak servo ke unit HCU, dll.
Gambar 8: Blok konversi gas yang terhubung ke blok kontrol gas
3. Blok Kontrol Bahan Bakar: Blok kontrol gas bahan bakar adalah kombinasi yang mencakup semua komponen yang mengontrol injeksi gas kecuali untuk katup injeksi gas, dan dikendalikan oleh sistem ECS untuk semua kelompok katup. 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 katup periksa, dan kemudian memasuki ruang penyimpanan gas (untuk mempertahankan tekanan gas yang stabil) untuk siaga.
Gambar 9: Blok kontrol gas
Injeksi gas diselesaikan bersama oleh katup jendela dan katup injeksi gas bahan bakar dalam urutan tertentu. Katup jendela biasanya ditutup dan hanya terbuka pada sudut engkol yang ditentukan, memungkinkan gas untuk melewati blok kontrol gas dan kepala silinder dari ruang akumulator ke katup injeksi gas. Katup jendela dan katup injeksi keduanya dibuka oleh minyak servo rel umum bertekanan tinggi, dan aksi minyak servo dikendalikan oleh dua posisi katup tiga arah Elwi dan Elgi (mirip dengan katup FIVA di ME-C). Gambar 10 menunjukkan prinsip kontrol komposisi dan injeksi dari sistem injeksi gas. Tindakan katup ini dikendalikan oleh modul kontrol GCSU/GCCU (perangkat lunak MPC+).
Gambar 10: Komposisi Sistem Injeksi Gas dan Diagram Skema Kontrol Injeksi Gas
Katup jendela dikendalikan untuk dibuka dan ditutup oleh dua piston dengan diameter berbeda yang bekerja di bawah aksi minyak hidrolik. Menyiapkan katup jendela dipertimbangkan dari perspektif keamanan untuk mencegah injeksi gas di luar periode jendela sudut yang diizinkan, yaitu, pembakaran yang tidak dijaminkan. Karena sudut pembukaan maksimum yang diijinkan diatur untuk katup jendela, itu berarti bahwa jumlah injeksi gas maksimum terbatas. Katup Elgi hanya dapat dibuka ketika katup Elwi terbuka, dan waktu yang tepat dari injeksi gas dikendalikan oleh katup Elgi. Untuk mencegah polusi gas dari oli hidrolik servo, oli penyegelan digunakan di dalam katup jendela dan katup injeksi gas untuk memblokir saluran di mana gas dan oli hidrolik dapat bocor. Tekanan yang ditetapkan adalah 25-50 bar lebih tinggi dari tekanan gas. Sistem oli sealing terdiri dari pompa independen, kelompok katup pengatur tekanan, pipa oli bertekanan tinggi, unit akumulasi tekanan, dll. Minyak penyegelan tidak hanya mencapai posisi yang ditentukan untuk menyelesaikan fungsi penyegelan, tetapi juga memiliki efek pelumas. Posisi segel oli penyegelan di katup jendela ditunjukkan pada Gambar 11 sebagai "oli penyegelan yang diterapkan".
Gambar 11: Diagram anatomi dari struktur posisi pembukaan katup jendela
Fungsi katup pembersihan adalah untuk mengeluarkan gas di ruang akumulator ke dalam pipa kembali; Fungsi katup ledakan adalah untuk mengeluarkan gas antara katup jendela dan katup injeksi ke dalam pipa kembali.
4. Katup injeksi gas bahan bakar terhubung ke lima pipa, yaitu pipa oli servo bertekanan tinggi, pipa oli seal, pipa pasokan oli tekanan rendah, pipa pelepasan oli hidrolik, dan pipa deteksi gas. Gas mengalir dari lorong internal kepala silinder ke ruang annular (bukaan tubuh) yang disegel oleh dua cincin penyegelan di bawah tubuh katup untuk siaga (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12).
Gambar 12: Diagram skematik katup injeksi gas
Fungsi minyak servo bertekanan tinggi adalah untuk mengatasi tekanan pegas, membuka sumber penggerak katup gas, dan mengontrol pasokan minyak servo oleh Elgi. Oli hidrolik tekanan rendah menghilangkan udara dari sistem hidrolik. Minyak penyegel memblokir kemungkinan gas yang memasuki minyak servo. Fungsi pipa pelepasan oli hidrolik adalah untuk melepaskan oli servo dan oli hidrolik bertekanan rendah yang menggerakkan katup untuk membuka ke tangki oli pengembalian unit HCU ketika katup gas ditutup. Ada juga port deteksi kebocoran gas pada katup injeksi gas, yang terhubung ke sistem ventilasi.