Считаю необходимым представить вниманию читателей краткое описание конструкции и подробное описание процедур пуска, обслуживания и остановки двигателей международной компании «MAN Diesel & Turbo» типа МЕ (описание работы САУ этих двигателей, которое будет полезно при изучении указанных процедур пуска, представлены в разделе 9 данной книги).
Двухтактные двигатели этой компании разрабатываются в Копенгагене, имеют диапазон мощности от 2 МВт до 84,2 МВт и устанавливаются на больших контейнеровозах, грузовых судах и танкерах.
Дизели напрямую связаны с гребными винтами. МОД типа MC с распределительным валом и цепным приводом не обеспечивают постоянство, оптимальные уровни давления впрыска и гибкое управление клапанами.
В двигателях типа МЕ-В привод клапанов осуществляется от распределительного вала, а привод ТНВД гидравлический. Система с электронным управлением и гидравлическими приводами, обеспечивает необходимую маневренность, эффективность и безопасность.
Управление ТНВД, выпускными и пусковыми клапанами в двигателях с электронным управлением серии 50–108 МЕ/МЕ-С осуществляется через блоки управления на цилиндрах CCU (Cylinder Control Unit) снабженные гидроприводами и управляющими клапанами NC.
Двигатели имеют гидравлическую станцию HPS (Hydraulic Power Supply), обеспечивающую поддержание постоянного высокого давления управляющего силового масла. При работе HPS масло забирается масляным насосом 1 из танка и после тщательной очистки в ФТО (2…5 мкм) поступает к аксиально-поршневым насосам, которые повышают давление управляющего масла до 175…250 бар и затем направляют его в блоки управления цилиндров HCU (Hydraulic Cylinder Unit). Схема гидравлического управления изображена на рисунке 1.5.
Блоки управления HCU включают в себя аккумуляторы силового масла, распределительные блоки, электронно-управляемые клапаны ELFI (Electronic Fuel Injection) управления подачей топлива и электронно-управляемые клапаны ELVA (Electronic Exhaust Valve Activation) для открытия-закрытия выпускного клапана, гидропривод впрыска топлива и гидропривод открытия выпускного клапана (Exhaust Valve Actuator).
Рис. 1.4. Гидравлическая станция двигателя серии МЕ [15]
Рис. 1.5. Внешний вид станции гидравлики двигателя серии МЕ [15]
Схема гидравлического управления изображена на рисунке 1.6.
Рис. 1.6. Схема гидравлического управления
Рис. 1.7. Внешний вид элементов блока управления на цилиндрах (HCU) [15].
Рис. 1.8б. Внешний вид элементов CCU [15].
На рисунке 1.9 изображены схемы открытия выпускных клапанов двигателей традиционной конструкции (рис. слева) и двигателей МЕ (рис. справа). Управление пусковыми клапанами в двигателях этих серий осуществляется электронно-управляемыми клапанами, которые смонтированы на главной магистрали пускового воздуха перед цилиндрами.
Рис. 1.9. Приводы для открытия выпускных клапанов двигателей серий МС(МС-С) и двигателей с электронным управлением серии МЕ [15]
Рис. 1.10. Расположение управляющих клапанов [27].
Расположение клапанов управления показано на рис. 1.10. Клапан ELFI управляет цикловой подачей топлива и обеспечивает различные варианты впрыска топлива. Подробно конструкция двигателе серии МЕ описана в литературе [9,15,16,43].
Рис. 1.11. Схема гидропривода ТНВД
ТНВД, представляет собой сервопоршень и впрыскивающий плунжер. При приеме сигнала от электронной системы управления вступает в действие быстродействующий золотниковый управляющий клапан ELFI, который управляется электрическим линейным электромотором, работающим внутри управляющего устройства. Перемещение золотника открывает доступ силового масла из аккумуляторов к поршню, который соединен с топливным плунжером. Из-за высокого давления масла, действующего на поршень, создается высокая скорость плунжера топливного насоса, в результате чего происходит быстрое нарастание давления топлива перед форсункой и резкий подъем иглы форсунки, приводящий к качественному впрыску топлива под высоким давлением.
Давление впрыскиваемого топлива поддерживается постоянным за все время открытия иглы. Максимальное давление впрыска топлива порядка 160–200 МПа обеспечивается во всем рабочем диапазоне частот вращения коленчатого вала дизеля. Окончание впрыска происходит также резко, как и начало впрыска. Электронная система посылает сигнал к управляющему клапану который с помощью быстродействующего золотника, моментально его передвигает на слив силового масла. Происходит резкая отсечка впрыска топлива в цилиндр.
Гидравлический модуль каждого цилиндра оснащен аккумулятором масла для обеспечения достаточно быстрого нагнетания масла, а также для предотвращения сильных колебаний давления.
В обычном двигателе оптимизация процесса сгорания топлива в цилиндре возможна лишь для одного режима, так как зависит от конкретного профиля кулака на распределительном валу. При наличии электронного управления в рамках описанной конструкции управление процессом сгорания топлива в цилиндрах производится в оптимальном варианте, так как электронная система мгновенно реагирует на любые варианты нагрузок дизеля, переходя на разные алгоритмы программы управления.
В отличие от традиционного ТНВД с кулачковым приводом, эта система впрыска может иметь регулируемый ход плунжера и подавать топливо под необходимым давлением и количеством при определенной нагрузке. Система может обеспечить как одиночный впрыск, так и двойной впрыск с варьированием впрыска по форме, фазам, продолжительности, давлению и т. п.
Система управления приводом выпускного клапана приводится в действие таким же способом, что и плунжер топливного насоса впрыска топлива, но в этом блоке запрограммировано также управление на время открытия и закрытия выпускного клапана.
Поршень первой ступени второй имеет демпфер, работающий в двух направлениях. Поршень второй ступени не имеет демпфера и находится непосредственно в прямом контакте с поршнем, который передает давление гидравлической системы для преобразования ее в поступательное движение штока выпускного клапана. Силовое масло из под этого поршня в конце движения выпускного клапана поступает в цилиндр поршня первой ступени, демпфируя и устраняя ударные нагрузки на седло и тарелку клапана.
Управление пусковыми клапанами тоже осуществляется электронно-управляемыми клапанами.
1.3.2. Техническое использование двигателей типа МЕ/ME-C
Рассмотрим процедуры пуска, обслуживания во время работы и остановки двигателей «MAN Diesel & Turbo» типа МЕ/ME-C. Они имеют ряд существенных особенностей [16].
Считаю необходимым предварительно кратко остановиться на топливоподготовке. Более подробная информация имеется в источниках [9,22,74]. Известно, что эффективная очистка тяжелых топлив может быть обеспечена только с помощью сепараторов. Кроме того, современные сепараторы по сравнению с фильтрами в 12…18 раз эффективнее удаляют алюмосиликаты [30]. Способность к отделению воды во многом зависит от разности плотностей топлива и воды (не менее 30 кг/м3), вязкости и производительности сепаратора. При подогреве тяжелого топлива вязкость снижается, а разность плотностей увеличивается, так как зависимость плотностей воды и топлива разная. Топливо плотностью до 1010 кг/м3 при 15 °С при подогреве до 98 °С может быть успешно очищено от воды до 0,2 %. Плотность дистиллированной воды 960 кг/м3. Плотность же реальной пресной, содержащей, как известно, и некоторое количество солей, будет больше. Соленая морская вода имеет еще большую плотность.
