隨著人類對海洋的開發(fā)和探索和航運(yùn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,人們對海上運(yùn)輸?shù)妮d體船舶的要求也越來越高,航運(yùn)公司希望提高船舶的適航性、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,從而降低對船員的要求和工作強(qiáng)度,保證船舶的在航率。在發(fā)電機(jī)持續(xù)低負(fù)荷、進(jìn)機(jī)燃油壓力低和進(jìn)機(jī)燃油粘度高狀態(tài)下,如何在重燃油/柴油轉(zhuǎn)換中保持柴油機(jī)(發(fā)電機(jī)組帶,下同)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),從而提高設(shè)備的可靠性,降低設(shè)備維護(hù)成本,降低船員的工作強(qiáng)度。

船舶柴油發(fā)電機(jī)

在常規(guī)設(shè)計中,柴油機(jī)的重燃油/柴油的轉(zhuǎn)換總是依靠手動來完成。雖然這種轉(zhuǎn)換方法滿足無人機(jī)艙和相關(guān)規(guī)范的要求,但是手動轉(zhuǎn)換存在一些不足,容易使柴油機(jī)故障率增加,進(jìn)而導(dǎo)致維護(hù)費(fèi)用的增加。有鑒于此,從柴油機(jī)維護(hù)和經(jīng)濟(jì)的角度考慮,對柴油機(jī)的重燃油/柴油的供油轉(zhuǎn)換提出了更高的要求。在手動轉(zhuǎn)換模式下,當(dāng)發(fā)電機(jī)持續(xù)低負(fù)荷、進(jìn)機(jī)燃油壓力低和進(jìn)機(jī)燃油粘度高狀態(tài)時,系統(tǒng)不能確切的進(jìn)行燃油轉(zhuǎn)換。為滿足要求,必須對重燃油/柴油的供油轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。本文將重點(diǎn)介紹重燃油/柴油的自動轉(zhuǎn)換設(shè)計。

二、柴油機(jī)重燃油/柴油的手動轉(zhuǎn)換

簡單介紹柴油機(jī)重燃油/柴油的手動轉(zhuǎn)換。柴油機(jī)的正常/應(yīng)急供油的切換,可以通過柴油機(jī)管路上聯(lián)動的手動三通閥和手動三通閥2的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)手動把三通閥轉(zhuǎn)向重燃油端時,供油單元向柴油機(jī)供給重燃油或柴油;當(dāng)手動把三通閥轉(zhuǎn)向柴油端時,由應(yīng)急柴油泵向柴油機(jī)供柴油。通常情況下,手動三通閥一直處于重燃油端。由供油單元里的一個手動三通閥來控制供給柴油機(jī)的是重燃油還是柴油。因而正常情況下,柴油機(jī)的重燃油/柴油的手動轉(zhuǎn)換靠的是供油單元里面的手動三通閥來完成的,在應(yīng)急狀態(tài)下,如主配電板失電時,供油單元斷電,才手動轉(zhuǎn)動三通閥和至柴油端,啟動輔機(jī)供油單元內(nèi)的應(yīng)急柴油泵,向柴油機(jī)輸送柴油。

三、柴油機(jī)重燃油/柴油的自動轉(zhuǎn)換

3.1 自動轉(zhuǎn)換的邊界條件

(1)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷持續(xù)低于25%。在無人機(jī)艙狀態(tài)下,備用柴油發(fā)電機(jī)組既有可能在重燃油狀態(tài)下啟動并持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),此時耗油較高,但增壓器效率較低,氣缸內(nèi)更容易出現(xiàn)燃燒不充分的情況,從而產(chǎn)生排高溫、噴油嘴的噴嘴積碳、冒黑煙等諸多不良問題,如持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),將影響柴油機(jī)的正常工作。

(2)進(jìn)機(jī)燃油壓力低。此時相對于燃用柴油而言,燃用重柴油時,霧化效果變得更差,噴油器的噴嘴積碳現(xiàn)象也更為嚴(yán)重,如持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),將影響柴油機(jī)的正常工作。

(3)進(jìn)機(jī)燃油粘度高。此時相較于燃用柴油而言,高粘度的重燃油分子間的相互的作用力更大,反抗油液分散的現(xiàn)象更明顯,使重燃油霧化變差,噴油器的噴嘴積碳現(xiàn)象也更為嚴(yán)重,如持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),也將影響柴油機(jī)的正常工作。

3.2 自動轉(zhuǎn)換原理介紹

為了完成柴油機(jī)重燃油/柴油的自動轉(zhuǎn)換功能,須把進(jìn)出柴油機(jī)管路上的手動三通閥和手動三通閥換成氣動三通閥。當(dāng)系統(tǒng)處于自動模式時,一旦出現(xiàn)下列情況時,氣動三通閥將自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷低于25%時,等待30秒后(30秒的等待是為了防止負(fù)荷的波動出現(xiàn)誤操作)應(yīng)急柴油泵起動,柴油機(jī)進(jìn)口三通閥轉(zhuǎn)至柴油進(jìn)口端,經(jīng)過5分鐘的延后(5分鐘的延后是為了防止管路中的殘余重燃油流到柴油艙),柴油機(jī)出口三通閥轉(zhuǎn)至柴油出口端,重燃油轉(zhuǎn)換至柴油。

(2)進(jìn)柴油機(jī)的重燃油壓力低于設(shè)定值時或重燃油粘度高于設(shè)定值時,應(yīng)急柴油泵起動,柴油機(jī)進(jìn)口三通閥轉(zhuǎn)至柴油進(jìn)口端,經(jīng)過5分鐘的延時后(5分鐘的延時是為了防止管路中的殘余重燃油流到柴油艙),柴油機(jī)出口三通閥轉(zhuǎn)至柴油出口端,重燃油轉(zhuǎn)換至柴油。

(3)當(dāng)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷高于25%(延時30秒),進(jìn)機(jī)重燃油壓力和重燃油粘度均正常時,應(yīng)急柴油泵停止,柴油機(jī)進(jìn)口三通閥轉(zhuǎn)至重燃油進(jìn)口端,出口三通閥轉(zhuǎn)至重燃油進(jìn)口端,柴油轉(zhuǎn)換至重燃油。

3.3 自動轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)

相對于改進(jìn)前的手動轉(zhuǎn)換,改進(jìn)后的自動轉(zhuǎn)換有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)轉(zhuǎn)換及時,提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性,減少了對設(shè)備系統(tǒng)所產(chǎn)生的不利影響。采用自動轉(zhuǎn)換后,系統(tǒng)可按照預(yù)先設(shè)定的程序執(zhí)行操作,避免了柴油發(fā)電機(jī)組因長期處于以上三種邊界工況時產(chǎn)生的對柴油機(jī)本身的損傷。

(2)提高了系統(tǒng)的自動化程度,免除了人為的失誤。特別是在無人機(jī)艙時,一旦出現(xiàn)以上問題,系統(tǒng)可自動切換。

(3)提高經(jīng)濟(jì)性,降低維護(hù)成本。由于采用自動轉(zhuǎn)換,能及時對系統(tǒng)出現(xiàn)的問題做出反應(yīng),避免對機(jī)器產(chǎn)生傷害延長了零部件的使用壽命,減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。