1, le concept de base du moteur à basse vitesse de l'homme Me-C-Gi à basse vitesse. Actuellement, les moteurs à double carburant de l'homme utilisent principalement les carburants suivants comme deuxième carburant: injection de gaz GI-méthane, injection de gaz GIE-éthane, injection de gaz liquide LGIM-méthanol, injection de gaz au pétrole LGIP-liquenem (principalement composée de propane et une petite quantité de butane). Le deuxième carburant introduit dans cet article est un carburant de gaz principalement composé de méthane.
1. Les principales caractéristiques du gaz naturel liquéfié GNL sont actuellement le carburant préféré pour les moteurs à double carburant. Son composant principal est le méthane, qui représente environ 80-85% par volume. De plus, il contient également des composés d'hydrocarbures tels que l'éthane, le propane, le n-butane, l'isobutane, ainsi que l'azote, le dioxyde de carbone, l'eau, le sulfure d'hydrogène et d'autres substances. À une pression de 0. 51MPA, sa température de saturation est d'environ -137, et sa densité liquide est d'environ 450 kg / m3 (différents rapports de volume de méthane, d'éthane et de propane affectent la densité). La température d'auto-ingnition du méthane dans l'air (101,3 kPa) est d'environ 538 degrés, tandis que le point d'allumage du diesel dans cet état est d'environ 220 degrés.
2. Principe de travail de l'homme Me-C-GI: Le moteur à deux temps Man-C-Gi adopte le cycle diesel (comme le montre la figure 1), qui injecte du carburant d'allumage (environ 5%) dans le cylindre à un certain angle près du centre mort supérieur à la fin de la trait de compression, enflamme le gaz mixte dans le cylindre par compression {{injecte ensuite. À l'heure actuelle, le gaz à haute température précédemment brûlé dans le cylindre est suffisant pour allumer le gaz LNG à haute pression injecté dans le cylindre.
Figure 1: Diagramme de principe de travail du cycle diesel: Injection de carburant moteur à double carburant de l'homme Me-C-Gi
Le système de contrôle, en plus des fonctions d'injection de carburant de base des modèles ME-C conventionnels, a également un système dédié pour contrôler l'injection de carburant de gaz. Le démarrage, le chargement, le fonctionnement à faible charge et les états de stationnement du moteur utilisent uniquement du carburant. Le deuxième carburant nécessite un système d'alimentation en gaz de carburant entièrement préparé et un fonctionnement stable en moteur à une certaine charge avant de pouvoir être utilisé. Lorsque le système de gaz fonctionne mal, le système de contrôle du moteur (ECS) peut immédiatement empêcher le système de gaz de fonctionner et d'exécuter uniquement le système de carburant.
2, deuxième système auxiliaire de carburant
Selon les caractéristiques de base du GNL, il s'agit d'un liquide typique à basse température avec une température de saturation (point d'ébullition) d'environ -162. 5 degrés à une pression atmosphérique standard. Les moteurs ME-Gi nécessitent du gaz à haute pression au niveau 200-300} et 40-50. La transformation du carburant d'un liquide à basse température en un gaz à haute pression nécessite plusieurs étapes de conversion, et la sécurité et la fiabilité sont les principales considérations. Une solution raisonnable est nécessaire pour le transport du deuxième carburant du réservoir de stockage au moteur pour une utilisation et la récupération de l'excès de gaz, ainsi que pour la protection contre la sécurité de l'ensemble du système. Système assisté par le gaz, qui convertit le carburant liquide des réservoirs de stockage de GNL en gaz à haute pression et le délivre en toute sécurité et de manière fiable au système d'injection de gaz du moteur. Le système comprend les systèmes et unités suivants: système d'alimentation en gaz, système de tuyauterie d'alimentation en gaz, groupe de soupapes de gaz, système de gaz inerte, silencieux, système de ventilation de tuyaux externes, système d'azote pour détecter les fuites de gaz, le système de retour, le système d'huile d'étanchéité et le système de contrôle du moteur (ECS). La figure 2 est un diagramme schématique du système assisté par le gaz.
Figure 2: Diagramme schématique du système assisté par le gaz
1. Le système d'alimentation en gaz de carburant, en tant que navire spécialisé pour le transport de ces produits liquéfiés (tels que les transporteurs de GNL), diffère dans la conception des systèmes auxiliaires à gaz par rapport aux cargaisons en vrac, aux conteneurs et aux navires marchands alimentés par GNL qui utilisent des moteurs à double carburant. L'homme a conçu plusieurs solutions de système d'alimentation en gaz en option pour répondre aux exigences des propriétaires de navires. Il existe principalement trois types, et la plus grande différence entre eux est de choisir la méthode de renforcement du GNL à l'état de liquide ou de gaz. À l'état liquide, le principal équipement de boosting est la pompe cryogénique à haute pression et le vaporisateur HP; Dans l'état gazeux, la pression augmente en utilisant un compresseur à haute pression et des refroidisseurs intermédiaires. La figure 3 montre le processus simplifié de trois schémas.
Figure 3: Solution du système d'alimentation en gaz
Prenant l'exemple des vaisseaux marchands alimentés par GNL, l'un des schémas de conception typique d'un système d'alimentation en gaz est illustré à la figure 4. Le gaz naturellement évaporé est sous pression par un compresseur haute pression de petite taille et mélangé avec le liquide sous pression par un pompage à haute pression à basse température dans l'évaporateur. Le gaz à haute pression généré est fourni au moteur à basse vitesse dans un train de soupape de gaz carburant. Le gaz à basse pression (environ 6 bars) utilisé dans des moteurs et chaudières à quatre traits DF (double carburant) est converti par les évaporateurs et les radiateurs.
Figure 4: Un schéma d'alimentation en gaz typique
Le système de contrôle du système d'alimentation en gaz est un système spécialisé qui n'appartient pas au système de contrôle du moteur (ECS), mais il existe un lien entre les deux systèmes. Si le réglage de la pression du système d'alimentation en gaz provient d'ECS, la pression normale est la barre 200-300, qui dépend de la charge du fonctionnement du moteur.
2. Les tuyaux d'alimentation en gaz à carburant sont divisés en tuyaux à double paroi et aux tuyaux à paroi unique. Les tuyaux à paroi unique ne sont utilisés que pour les systèmes de tuyaux situés dans les zones en plein air, tandis que les pipelines de gaz dans les zones fermées sont toutes des tuyaux à double paroi. Le tube intérieur du tube à double paroi est en acier inoxydable, et un certain espace doit être laissé entre les tubes de paroi intérieure et externe pour la ventilation. Les tuyaux de gaz entre les cylindres du moteur principal adoptent une structure de chaîne (comme le montre la figure 5), ce qui peut réduire le risque de dommages et de fuites du pipeline causés par des vibrations à haute fréquence pendant le fonctionnement du moteur principal, améliorant efficacement la sécurité. La pression d'essai de pression du système de tuyauterie est de 150% de la pression de travail normale.
Figure 5: tuyaux à double paroi utilisés pour l'alimentation en gaz
3. Les principales fonctions d'un train de soupape de gaz carburant comprennent: la fourniture de gaz au système d'injection de gaz pendant le fonctionnement du moteur à l'aide de gaz; Lorsque le gaz n'est pas nécessaire, coupez l'alimentation en gaz et introduisez le gaz à l'intérieur du tuyau et du groupe de soupape dans le silencieux; Alimenter le gaz inerte pour souffler à travers le tuyau intérieur, etc. Les vannes du groupe de soupapes sont contrôlées par ECS et fonctionnent à travers de l'air comprimé. Les groupes de soupapes à gaz sont généralement combinés en systèmes de gaz inertes, mais peuvent également être conçus comme une unité distincte.
4. Le système de gaz inerte est principalement utilisé pour souffler le gaz inerte (actuellement l'azote est recommandé comme gaz inerte) dans le gazoduc si nécessaire, ce qui peut éloigner tout le gaz résiduel dans le gazoduc. La pression fixée normale est de 10 ± 2 bar.
5. Le processus de réduction de la pression de gaz à haute pression de la barre de 200-300 à l'aide d'un silencieux produira un bruit de décibel élevé. La fonction d'un silencieux est de réduire le bruit et de le contrôler dans 130-170 db (a).
6. Le gazoduc du système de ventilation du tuyau extérieur est un type de tuyau à double paroi, avec du gaz traversant le tuyau intérieur. Du point de vue de la sécurité, si le tuyau intérieur fuit, il s'échappera dans l'espace entre les tuyaux extérieurs et intérieurs. Afin de détecter rapidement les fuites de gaz et d'émettre des alarmes, et de prendre d'autres mesures de sécurité, le système a conçu un système de ventilation de tuyaux externe (voir figure 6). Le système de ventilation assure une ventilation continue entre tous les tuyaux à double paroi à gaz, avec plus de 30 changements d'air par heure. La sortie d'air est équipée de capteurs de concentration HC redondants (capteurs d'hydrobone) pour surveiller toute fuite de gaz en temps réel. L'interface du système de ventilation de la MOP peut observer la détection par le système de la concentration de HC, et en cas de dysfonctionnement, le système s'alarmera en temps opportun.
Figure 6: Système de ventilation externe
7. Alimentation en azote pour le dépannage des fuites: Lorsqu'un système de gaz fuit, le système de sécurité des gaz peut détecter la fuite à travers la sonde HC, mais ne peut pas déterminer l'emplacement spécifique. L'azote gazeux à 10-300 / 400 bar est requis pour la détection. Le système de gaz méthane utilise 10-300} bar, tandis que le système de gaz éthane utilise 10-400 bar.
3, le système d'injection de gaz carburant se compose de tuyaux de gaz à carburant, d'adaptateurs de gaz à carburant, de blocs de contrôle du gaz carburant et de vannes d'injection de gaz carburant.
1. Les tuyaux de gaz carburant sont des pipelines d'entrée de gaz à haute pression et de sortie connectées au moteur. Lors de la conception, des facteurs tels que la résistance, les vibrations du moteur, la contrainte interne causée par la différence de température et les fuites doivent être prises en compte. Les tuyaux à double paroi courbe sont préférés et les tuyaux de gaz entre chaque cylindre sont connectés par un distributeur de gaz. L'espace de tuyau à double paroi est un canal circulaire avec un certain volume spatial. Le système de ventilation de tuyaux externes comprend tous les pipelines de gaz dans le système d'injection. Pendant le fonctionnement du moteur, une fois que la fuite de gaz atteindra la concentration de réglage, le système passe automatiquement en mode carburant et arrêtera l'alimentation en gaz. Le gaz inerte sera introduit dans l'espace de tuyaux à double paroi pour souffler. La figure 7 est un diagramme schématique de la connexion du tuyau de gaz de chaîne entre les culasses.
Figure 7: Diagramme schématique de la connexion du tuyau de gaz de chaîne entre les culasses
2. Bloc de l'adaptateur de gaz: Le bloc d'adaptateur est connecté au bloc de commande du gaz à travers une bride, et sa fonction est de connecter le système ou le milieu qui doit entrer et quitter le bloc de commande du gaz. L'intérieur est un canal complexe spécialement conçu. La figure 8 est un diagramme schématique de séparation du bloc de conversion du bloc de commande du gaz. Ces systèmes ou supports comprennent: les tuyaux d'admission et de sortie de gaz, les systèmes de ventilation entre les murs doubles, l'huile hydraulique de servomotes haute pression et les canaux d'huile à basse pression, la décharge hydraulique de servométique dans les réservoirs d'huile déchets, l'huile d'étanchéité (séparation de l'huile de servo et des gaz à haute pression), le service d'huile de servomoteur aux unités de HCU, etc.
Figure 8: bloc de conversion de gaz connecté au bloc de commande du gaz
3. Il existe principalement un accumulateur de gaz de carburant, une vanne de fenêtre et sa vanne de commande ELWI (vanne électronique de fenêtre), ELGI (soupape électronique d'injection de gaz) pour contrôler la vanne d'injection de gaz à l'huile hydraulique, la vanne de purge, la soupape de soufflage, le trou de la fuite de gaz, le capteur de pression de gaz, etc. Calculez à travers le clapet anti-retour, puis pénètre dans la chambre de stockage du gaz (pour maintenir une pression de gaz stable) pour la veille.
Figure 9: Bloc de commande du gaz
L'injection de gaz est complétée conjointement par une vanne de fenêtre et une soupape d'injection de gaz carburant dans un certain ordre. La vanne de fenêtre est normalement fermée et ne s'ouvre qu'à l'angle de manivelle spécifié, permettant au gaz de passer à travers le bloc de commande du gaz et la culasse de la chambre d'accumulation à la soupape d'injection de gaz. La vanne de fenêtre et la soupape d'injection sont toutes deux ouvertes par l'huile de service ferroviaire commune à haute pression, et l'action de l'huile de servo est contrôlée respectivement par deux vannes à trois voies ELWI et ELGI (similaires à la valve FIVA en ME-C). La figure 10 montre le principe de contrôle de la composition et de l'injection du système d'injection de gaz. Les actions de ces vannes sont contrôlées par le module de contrôle GCSU / GCCU (logiciel MPC +).
Figure 10: Composition du système d'injection de gaz et diagramme schématique du contrôle de l'injection de gaz
La vanne de la fenêtre est contrôlée pour s'ouvrir et fermer par deux pistons de diamètres différents agissant sous l'action de l'huile hydraulique. La configuration des vannes est considérée dans une perspective de sécurité pour empêcher l'injection de gaz à l'extérieur de la période de fenêtre d'angle chronométré autorisé, c'est-à-dire une combustion non chronométrée. En raison de l'angle d'ouverture maximal autorisé pour la vanne de fenêtre, cela signifie que la quantité maximale d'injection de gaz est limitée. La valve Elgi ne peut être ouverte que lorsque la valve ELWI est ouverte, et le moment précis de l'injection de gaz est contrôlé par la valve Elgi. Afin de prévenir la pollution du gaz de l'huile hydraulique servo, l'huile d'étanchéité est utilisée à l'intérieur de la vanne de fenêtre et de la soupape d'injection de gaz pour bloquer les canaux où le gaz et l'huile hydraulique peuvent fuir. La pression définie est 25-50 bar supérieure à la pression de gaz. Le système d'huile d'étanchéité se compose de pompes indépendantes, de groupes de soupapes de régulation de pression, de tuyaux d'huile à haute pression, d'unités d'accumulation de pression, etc. L'huile d'étanchéité atteint non seulement la position désignée pour remplir la fonction d'étanchéité, mais a également un effet de lubrification. La position du joint d'huile d'étanchéité dans la soupape de fenêtre est illustrée à la figure 11 comme "l'huile d'étanchéité appliquée".
Figure 11: Diagramme anatomique de la structure de position d'ouverture de la vanne de fenêtre
La fonction de la soupape de purge consiste à décharger le gaz dans la chambre d'accumulation dans le tuyau de retour; La fonction d'une soupape de soufflage consiste à décharger le gaz entre la vanne de fenêtre et la soupape d'injection dans le tuyau de retour.
4. La soupape d'injection de gaz à carburant est reliée à cinq tuyaux, à savoir le tuyau d'huile de servo à haute pression, le tuyau d'huile d'étanchéité, le tuyau d'alimentation à basse pression, le tuyau de décharge d'huile hydraulique et le tuyau de détection de gaz. Le gaz s'écoule du passage interne de la culasse vers la chambre annulaire (ouverture du corps) scellée par deux anneaux d'étanchéité sous le corps de la valve pour la veille (comme le montre la figure 12).
Figure 12: Diagramme schématique de la vanne d'injection de gaz
La fonction de l'huile de servo à haute pression est de surmonter la pression de ressort, d'ouvrir la source motrice de la soupape de gaz et de contrôler l'alimentation de l'huile de servo par Elgi. L'huile hydraulique à basse pression élimine l'air du système hydraulique. Le pétrole d'étanchéité bloque la possibilité que le gaz pénètre dans le servo. La fonction du tuyau de libération d'huile hydraulique consiste à libérer l'huile de servo et l'huile hydraulique à basse pression qui entraîne la valve pour s'ouvrir au réservoir d'huile de retour de l'unité HCU lorsque la soupape de gaz est fermée. Il existe également un port de détection de fuite de gaz sur la soupape d'injection de gaz, qui est connecté au système de ventilation.