Hlavný inžinier prevádzkujúci štvortaktnú pomocnú súpravu s výkonom 6 000 kW má pred sebou dve čísla. Cena benzínu na jeho trase je približne dve tretiny vykurovacieho oleja s veľmi nízkym obsahom síry a hlava valcov, ktorú práve vytiahol z prevádzky, má 12 000 prevádzkových hodín s opotrebovanými sedlami výfukových ventilov. Tieto dve čísla vysvetľujú takmer všetko o dvojpalivovom motore.
Krátka odpoveď je jednoduchá. Dvojpalivový motor je naftový motor, ktorý môže bežať na plyn ako hlavné palivo, pričom ako zdroj vznietenia používa malé množstvo kvapalného paliva, a ktorý sa môže vrátiť späť na kvapalné palivo, kedykoľvek to operátor potrebuje. Hlava valcov je taká dôležitá, pretože plynový režim mení tlak, uvoľňovanie tepla a zaťaženie ventilu v spaľovacej komore a hlava je miesto, kam prichádzajú všetky tri. To, čo nasleduje, sa týka dvoch ciest spaľovania, skutočných nákladov na pilotné palivo, spôsobu, akým miera náhrady klesá so zaťažením, a detailov dielu, ktoré rozhodujú o tom, či náhradná hlava prežije plynový režim.
Čo robí dvojpalivový motor inak
Dvojpalivový motor začína svoj život ako dieselový motor. Blok, kľukový hriadeľ, ojnice a menovitý výkon zostávajú v rovnakej triede a motor zachováva princíp kompresného zapaľovania, vďaka ktorému bol diesel v prvom rade spoľahlivý. Čo sa mení, je systém prívodu plynu, konštrukcia spaľovacej komory, riadiaci softvér a pri väčšine štvortaktných prestavieb aj samotná hlava valcov.
V plynovom režime motor spaľuje zemný plyn a v niektorých zariadeniach skvapalnený ropný plyn alebo metanol ako hlavný zdroj energie. Malé množstvo motorovej nafty alebo lodného plynového oleja sa vstrekuje ako pilotné palivo a poskytuje zápalnú energiu. Pretože zapaľovací plameň zapáli plynovú a vzduchovú nálož, a nie spiatočku, motor má rovnaké pásmo účinnosti ako dieselový motor, pričom neprodukuje takmer žiadne oxidy síry. Keď sa preruší dodávka plynu, alebo keď plavidlo manévruje a operátor chce okamžitú reakciu, motor sa vráti do dieselového režimu v priebehu niekoľkých spaľovacích cyklov.
Prevádzkovatelia volia duálne palivo z troch praktických dôvodov. Prvým je súlad: plynový režim znižuje oxidy dusíka približne o 85 percent, čo spĺňa limity IMO Tier III bez jednotky selektívnej katalytickej redukcie. Druhým sú náklady: na mnohých trasách cenový rozdiel medzi skvapalneným zemným plynom a vykurovacím olejom s veľmi nízkym obsahom síry pokrýva v priebehu niekoľkých rokov vyššie kapitálové náklady na motor a plynovú nádrž. Treťou možnosťou je voliteľnosť: ten istý motor môže spaľovať akékoľvek palivo na trhu a predpisy sú v daný mesiac najlacnejšie.
V prípade veľkých dvojtaktných hlavných motorov sa pri jednom široko používanom prístupe vstrekuje plyn neskoro v kompresnom zdvihu pri vysokom tlaku, čím sa zachová pôvodný cyklus spaľovania nafty a zabráni sa strate nespáleného metánu do výfuku.
DONGFANG Hlava valca | Náhradné náhradné diely kompatibilné s lodnými dieselovými motormi MAN Kompatibilné modely: L16/24, L23/30, L23/30H, L28/32A, S26MC, L31, L35MC, S35MC, L50MC-C I. Prehľad produktu Hlavy valcov DONGFANG sú kompatibilné náhradné... Zobraziť produkt → Kompromis spočíva na strane údržby. Dvojpalivové motory vyžadujú viac od horného konca: presnejšie časovanie vstrekovačov a ventilov, prísnejšie tolerancie na tesniacich plochách a hlava valcov, ktorá sa musí vyrovnať s dvoma rôznymi vzormi uvoľňovania tepla namiesto jedného.
Dve spaľovacie cesty, dve sady záťaží
Väčšina diskusií o dvoch palivách sa týka toho, ktorý cyklus motor používa v režime na plyn, pretože táto voľba nastavuje tlak plynu, množstvo pilotného paliva, úroveň sklzu metánu a zaťaženie, ktoré dosiahne hlavu valcov.
| Parameter | Nízkotlakový režim plynu | Vysokotlakový plynový režim |
|---|---|---|
| Cyklus spaľovania | Otto, predmiešaná náplň | Diesel, difúzny plameň |
| Tlak prívodu plynu | Približne 5 až 6 barov | Približne 300 až 350 barov |
| Miesto vstupu plynu | Nasávací zdvih, zmiešaný so vzduchom | Neskorá kompresia, priamo do valca |
| Podiel pilotného paliva pri plnom zaťažení | Asi 1 percento | Asi 3 až 5 percent |
| Metánový sklz | Merateľné, vyššie pri nízkej záťaži | zanedbateľné |
| Kompresný pomer | Platí spodná hranica klepania | Štandardná hladina nafty |
| Typická povinnosť | Štvortaktné pomocné a stredorýchlostné hlavné motory | Veľké dvojtaktné hlavné motory |
| Funkcie hlavy na overenie | Vstupné otvory plynu, tvrdené sedadlá, chladiace priechody | Vývrt plynového vstrekovača, objímka, tvrdosť požiarnej dosky |
Ani jedna trasa nie je v absolútnom vyjadrení lepšia. Nízkotlaková trasa dominuje štvortaktným pomocným a strednootáčkovým motorom, kde je plynový systém jednoduchší a priestor stroja má na to priestor. Vysokotlaková trasa sa používa na veľkých dvojtaktných hlavných motoroch, kde nie je prípustný metánový sklz a plynový kompresor je už súčasťou inštalácie.
DONGFANG Hlava valca | Náhradné náhradné diely kompatibilné s Wartsila Marine Diesel En Kompatibilné modely: R20, L20, R22, R25, R32 I. Prehľad produktu Hlavy valcov DONGFANG sú vysokokvalitné náhradné diely nezávisle vyvinuté a vyrábané... Zobraziť produkt → Prečo hlava valca nesie viac zaťaženia v režime plynu
Plynový režim zvyšuje maximálny tlak vo valci a mení tvar krivky uvoľňovania tepla, takže požiarna plošina, sedlá ventilov a ventilové klietky zaznamenávajú tvrdší cyklus ako pri priamej prevádzke nafty. Pri prestavbách so vstrekovaním má hlava tiež ventily na prívod plynu, čo znamená dodatočné otvory, dodatočné tesniace plochy a druhú cestu pre únik. Čítať môže každý, kto chce pozadie samotnej časti ako je postavená hlava valcov a čo robí každý povrch .
- Tvrdosť sedla ventilu a uhol sedla, pretože plynový režim spúšťa horúcejšie výfukové ventily pri čiastočnom zaťažení.
- Klietka ventilu a vodidlo pasujú, pretože opotrebované vodidlá umožňujú, aby sa ventil vychýlil a zničil sedlo.
- Čistota chladiaceho priechodu, pretože čiastočne zablokovaný priechod sa mení na popraskanú požiarnu plošinu.
- Vývrty plynového ventilu na upravených motoroch, ktoré musia zodpovedať špecifikácii konverznej súpravy.
Praktický dôsledok je, že náhradnú hlavu pre dvojpalivový motor nie je možné kúpiť len na veľkosť vŕtania. Verzia motora, hodnotenie plynového režimu a súprava na prestavbu, to všetko mení kresbu, ktorej musí hlava zodpovedať.
Pilotný podiel paliva: Koľko nafty je ešte potrebné
Pilotné palivo je časť účtu za palivo, na ktorú operátori zabúdajú, a nie je to pevné číslo. Tabuľka nižšie zobrazuje typické pilotné podiely pre päť konfigurácií.
Graf ukazuje, koľko z celkovej energie ešte musí pochádzať z kvapalného paliva v piatich bežných konfiguráciách. Nízkotlakový štvortaktný motor pri plnom zaťažení potrebuje len asi jedno percento pilotného paliva, a preto operátori zaobchádzajú s plynovým režimom ako s takmer úplne spáleným plynom. Znížte ten istý motor na štvrtinové zaťaženie a pilotný podiel sa vyšplhá zhruba na osem percent, pretože zmes je príliš chudobná na to, aby sa spoľahlivo zapálila bez väčšej energie nafty. Vysokotlakové dvojtaktné motory bežia na približne tri percentá pri plnom zaťažení a modernizácia nafty na plyn je takmer päť percent, pretože ich systémy prívodu plynu a regulácie sú menej presné ako u účelovo skonštruovaných motorov. Pri nízkom zaťažení môže hodnota dodatočného vybavenia dosiahnuť pätnásť percent, čo je dosť na zmenu výpočtu nákladov na palivo pre plavidlo, ktoré trávi dlhé obdobia manévrovaním v prístave.
Miera náhrady klesá skôr, ako sa motor vyčerpá
Miera substitúcie je podiel kvapalného paliva, ktorý plyn skutočne nahrádza, a nie je konštantný v celom rozsahu zaťaženia.
Červená krivka ukazuje účelovo skonštruovaný nízkotlakový dvojpalivový motor s približne 40-percentnou náhradou pri štvrtinovom zaťažení a dosahujúcom zhruba 95 percent pri plnom zaťažení. Modrá krivka ukazuje naftový motor prerobený na plynový pohon, ktorý štartuje takmer na 25 percent pri štvrtinovom zaťažení a stúpa na približne 90 percent pri plnom zaťažení. Medzera medzi dvoma krivkami je najširšia pri čiastočnom zaťažení, čo je presne miesto, kde trajekty, prístavné plavidlá a podporné plavidlá na mori trávia väčšinu svojich prevádzkových hodín. Vozový park, ktorý počíta úspory z údajov na typovom štítku pri plnom zaťažení, ich nadhodnotí vždy, keď v pracovnom cykle dominuje čiastočné zaťaženie. To je dôvod, prečo by sa pri výbere medzi továrenským dvojpalivovým motorom a prestavbou mal riadiť profil zaťaženia, nie menovitý výkon motora.
Čo robí plynový režim s emisiami
Plynový režim znižuje všetky regulované znečisťujúce látky v porovnaní s prevádzkou na kvapalné palivo, ale nie o rovnakú hranicu.
Oxidy síry klesajú o približne 99 percent, pretože zemný plyn neobsahuje takmer žiadnu síru, čo samo osebe spĺňa 0,50-percentný globálny limit a 0,10-percentné limity v oblastiach kontroly emisií. Pevné častice klesnú približne o 95 percent a oxidy dusíka klesnú o približne 85 percent, čo je dosť na dosiahnutie úrovne III bez akéhokoľvek zariadenia na dodatočnú úpravu. Oxid uhličitý klesá len o 22 percent, pretože táto úspora pochádza skôr z pomeru vodíka k uhlíku v palive než z technológie spaľovania. Graf tiež ukazuje, prečo sa plynový režim často opisuje ako nástroj dodržiavania predpisov a nie ako riešenie v oblasti klímy: zisky oxidov dusíka a síry sú veľké a okamžité, zatiaľ čo zisky uhlíka sú mierne. Keďže pravidlá intenzity uhlíka sa sprísňujú, prevádzka na dve palivá pomáha flotile zostať v súlade, ale sama o sebe neprináša hlbokú dekarbonizáciu.
Účelovo skonštruovaný dvojpalivový motor alebo konverzia
Obe možnosti bežia na plyn, ale nesprávajú sa rovnako a radarové porovnanie uvedené nižšie ich hodnotí podľa šiestich kritérií, ktoré prevádzkovatelia najčastejšie zvažujú.
Dva tvary sú hodnotené od nuly do sto podľa šiestich kritérií a väčší tvar je lepší. Účelovo skonštruovaný motor vedie k flexibilite paliva, svetlej výške oxidu dusíka a výhodám oxidu uhličitého, pretože jeho spaľovacia komora, časovanie ventilov a ovládacie mapy boli od začiatku navrhnuté pre plyn. Prestavba má vyššie skóre z hľadiska vhodnosti dodatočnej montáže, pretože namiesto výmeny udržiava existujúci motor v prevádzke a zostáva konkurencieschopná z hľadiska úspory nákladov na palivo. Najslabšou oblasťou oboch je životnosť komponentov na najvyššej úrovni, pretože plynový režim zvyšuje špičkový tlak a mení uvoľňovanie tepla, takže sedlá ventilov, klietky ventilov a protipožiarna doska hlavy valcov pracujú tvrdšie ako v prevádzke s priamym naftovým motorom. Prestavba túto rezervu ďalej zužuje, a preto by sa náhradné hlavy pre prerobené motory mali vždy kontrolovať podľa špecifikácie režimu plynu namiesto pôvodného výkresu nafty.
Súrcing hlavíc valcov pre dvojpalivovú flotilu
Obstarávanie dvojpalivových motorov je väčšinou zodpovedajúcim problémom. Rovnaký rad motorov môže existovať vo verziách na naftu, nízkotlakový plyn a vysokotlakový plyn a hlava valcov sa medzi nimi líši malými, ale kritickými spôsobmi: priemer objímky vstrekovača, materiál sedla ventilu, otvory na prívod plynu a usporiadanie chladiaceho kanála. Hlava, ktorá sa hodí pre dieselovú verziu motora, sa môže fyzicky naskrutkovať na plynovú verziu a aj tak zlyhá skôr, pretože materiál a tvrdosť sedla neboli nikdy špecifikované pre vyšší špičkový tlak.
Kontrolný zoznam pred objednávkou je krátky. Potvrďte model motora a verziu zostavy, nielen vývrt. Skontrolujte, či motor beží v nízkotlakovom alebo vysokotlakovom režime plynu. Skontrolujte, či hlava potrebuje otvory pre prívod plynu. Potvrďte uhol sedla ventilu a požiadavku na tvrdosť. Potom potvrďte dodaciu dobu a skladovú pozíciu, pretože plavidlo čakajúce na čele je plavidlo, ktoré nezarába.
Zhoushan Putuo Dongfang Machinery dodáva náhradné diely hlavy valcov pre lodné dieselové motory, ktoré pokrývajú rodiny štvortaktných pomocných a strednorýchlostných motorov, ktoré sa objavujú v projektoch konverzie plynu, ako aj v konvenčných dieselových službách, vrátane 
DONGFANG Hlava valca | Náhradné náhradné diely kompatibilné s Daihatsu Marine Diesel En Kompatibilné modely: DL-20, DL-22, DL-26, DL-28, DL-32, 5DK-20, 6DK-20, DK-28, DS-26, PS-26H (D), DC-17, DE-18 Zobraziť produkt →
Celý rad, vrátane jednotiek pre domáce dieselové motory, je uvedený v katalóg náhradných dielov hlavy valcov , kde je na každej stránke uvedená rodina motorov, s ktorou je hlava kompatibilná.
Číslo, ktoré napokon rozhoduje o tom, či sa duálne palivo oplatí, nie je samotné rozloženie paliva, ale za ním stojaci interval údržby. Motor beží v režime plynu počas 6 000 hodín ročne prejde hlavou valca viac tepelnými cyklami ako dieselový motor nastavený na rovnakú prevádzku a hlava je v tejto aritmetike spotrebným materiálom. Plánovanie výmen okolo verzie motora, špecifikácie plynového režimu a profilu skutočného zaťaženia udržiava flotilu s dvoma palivami v súlade a je k dispozícii bez toho, aby sa úspora paliva zmenila na prekvapenie údržby.
