СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДГОТОВКИ СУДОВОЙ (КОРАБЕЛЬНОЙ) ДИЗЕЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к топливоподготовке и предназначена для использования в топливных системах судовых и корабельных энергетических установках, работающих на маловязком топливе.
Для удаления из топлива механических примесей и воды в процессе топливоподготовки в судовых топливных системах традиционно используются отстаивание топлива в емкостях, сепарация, фильтрация и гомогенизация.
Наиболее эффективным способом очистки дизельных и тяжелых топлив в судовых (корабельных) условиях является сепарация. Для сепарации топлива в судовых и корабельных топливных системах применяются центробежные сепараторы. В процессе сепарации в таких устройствах частицы и вода, имеющие более высокую плотность отделяются под действием центробежных сил, возникающих при вращательном движении топлива в сепараторе.
Недостатком применения центробежного сепаратора в топливной системе корабля является наличие в конструкции подвижного элемента - центрифуги, которая в процессе работы является источником высокочастотного шума.
Отстаивание является простым, но длительным процессом, занимающим от 50-100 часов для очистки верхних слоев дизельного топлива на 90-95%. При этом процесс отстаивания топлива зависит от таких факторов как, вязкость топлива, его температурная стабильность, наличие/отсутствие перемещения топливных масс в отстойной цистерне, наличие/отсутствие вибрации, в связи с чем, в судовых условиях, процесс и результат отстаивания не является стабильным.
Отстаивание и сепарация в судовых и корабельных топливных системах применяются в комбинации. При этом традиционно сепаратор в топливной системе судна (корабля) в процессе топливообработки включается на участке трубопровода между отстойной и расходной цистернами. Наиболее типичная схема системы топливоподготовки дизеля с аналогичным включением сепаратора описана в книге «Топливо и топливные системы судовых дизелей», авторов Пахомов Ю.А., Коробков Ю.П., Дмитриевский Е.В., Васильев Г.Л., под редакцией канд. техн. наук Пахомова Ю.А. - М.: РКонсульт 2004 г., с. 119.
Недостатком такой топливной системы является:
- производительность центробежного сепаратора, перекачивающего топливо из отстойной цистерны от 3 до 4 раз превышает потребление (расход) топливных систем главной и вспомогательной энергетических установок;
- своевременно не израсходованное из расходной цистерны топливо, под действием внешних факторов, вторично обводняется, скапливающаяся на дне цистерны вода вызывает коррозию конструкционного материала цистерны, что приводит к попаданию воды и абразивных продуктов коррозии ниже в топливную систему и двигатели судовой энергетической установки.
Указанная проблема может быть решена путем снабжения расходной цистерны системой рециркуляции, однако такое решение связано с усложнением топливной системы, повышением ее материалоемкости и габаритов, а также не способствует экономии энергии затрачиваемой на работу центробежных сепараторов.
Из уровня техники известна судовая топливная система с «традиционной» схемой включения сепаратора по авторскому свидетельству SU №617302, МПК В60K 15/02; В63J 5/00, 1977 г., содержащая запасные цистерны, связанные трубопроводами с топливоперекачивающим насосом, который в свою очередь через фильтры грубой и тонкой очистки связан с трубопроводами отстойных цистерн, зачистными трубопроводами и с зачистным насосом, а фильтрами грубой и тонкой очистки топлива - с дополнительной цистерной.
Наиболее близким аналогом, принятым нами в качестве прототипа заявляемой полезной модели является судовая топливная система по авторскому свидетельству SU №1202913, МПК В60K 15/02, 1984 г., содержащая цистерны запасного, сепарированного и расходного топлива, связанные трубопроводами с топливоперекачивающими насосами, зачистными насосами и сепараторами. Схема подключения судовой топливной системы включает сепаратор на участке трубопровода между отстойной и расходной цистернами и поэтому обладает перечисленными выше недостатками.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение перечисленных выше недостатков, повышение надежности и экономичности топливной системы, повышение ресурса работы элементов топливной системы и двигателей судовой энергетической установки.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью является:
- создание судовой топливной системы, в которой сепарация топлива обеспечивается по мере его потребления двигателями судовой энергетической установки;
- обеспечение подачи в двигатели судовой энергетической установки чистого топлива;
- снижение шумности корабля, создаваемой за счет работы механизмов топливной системы.
Достижение технического результата осуществляется за счет включения гравитационного сепаратора в судовую топливную систему на участке трубопровода между расходной цистерной и двигателями судовой энергетической установки.
Таким образом, предлагаемая схема включения сепаратора обеспечивает сепарацию топлива пропорционально его потреблению двигателями судовой энергетической установки, в то время как при традиционном включении сепаратора, его работа зависит от наполнения расходной цистерны, что при определенных режимах и условиях эксплуатации судна (корабля) приводит к временной задержке топлива в расходной цистерне.
Временная задержка топлива в расходной цистерне, приводит к повторному обводнению топлива, и его поступлению в топливную систему двигателей судовой энергетической установки.
Среди преимуществ использования гравитационного сепаратора в составе системы топливоподготовки в сравнении с центробежным сепаратором можно выделить следующие:
- отсутствие в конструкции гравитационного сепаратора подвижных частей (пар трения и качения), которые в процессе работы сепаратора подвергаются интенсивному износу и являются источником высокочастотного шума;
- для работы центробежного сепаратора требуется механический привод, питающийся от внешнего источника энергии;
- в центробежном сепараторе, механические примеси консолидируются в ограниченном пространстве между центрифугой и внешним корпусом, и в процессе их накопления оказывают влияние на работу сепаратора, что требует более частой очистки. В гравитационном сепараторе механические примеси под действием гравитационных сил и потока диспергирующей среды удаляются через патрубок расположенный в дне корпуса сепаратора.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью рисунка, на котором изображена принципиальная схема системы топливоподготовки судовой (корабельной) дизельной энергетической установки.
На чертеже показана принципиальная схема системы топливоподготовки судовой (корабельной) дизельной энергетической установки.
Система содержит цистерны запаса топлива - 7, отстойную цистерну - 1 и расходную цистерну - 3 топлива, связанные трубопроводами с топливоперекачивающими насосами - 8 и 2, топливным фильтром (грубой и тонкой очистки) - 9, гравитационным сепаратором - 4, а также потребителями - главному двигателю - 5 и вспомогательному двигателю - 6.
При этом для целей сепарации топлива в топливной системе использован гравитационный сепаратор - 4.
Система топливоподготовки судовой (корабельной) дизельной энергетической установки работает следующим образом:
Топливо из цистерн запасного топлива - 7 топливоперекачивающим насосом 8 проходит топливный фильтр и подается в отстойную цистерну топлива - 1, в которой выполняется процесс отстаивания топлива, затем отстоявшееся топливо при помощи топливоперекачивающего насоса - 2 перекачивается в расходную цистерну - 3, из которой топливо по мере потребления двигателями судовой энергетической установки самотеком поступает в трубопровод с установленным гравитационным сепаратором - 4, проходя процесс сепарации, затем подается к главному двигателю - 5, обеспечивающему ход корабля (дизельной судовой энергетической установкой) и вспомогательному двигателю - 6, двигателю, обеспечивающему потребность корабля в электроэнергии.
Таким образом, гравитационный сепаратор в сравнении с центробежным сепаратором имеет более простую конструкцию и принцип действия, обладает лучшими массогабаритными характеристиками, является менее шумным, не имеет в конструкции механических приводов и не требует подвода внешних источников энергии работы, имеет более длительные интервалы между чистками, имеет больший ресурс.