1
Najprostsze pod względem rozwiązania są instalacje zasilania silników spalających wyłącznie oleje napędowe lekkie. Jeżeli istnieje możliwość umieszczenia zbiorników rozchodowych (dla silników mniejszej mocy jednego zbiornika rozchodowego) na dostatecznej wysokości, powyżej poziomu wtryskowych pomp paliwowych silnika, wówczas stosuje się grawitacyjną instalację zasilającą. Schemat takiej instalacji zasilającej, stosowanej najczęściej dla silników niewielkiej mocy (silniki zespołów awaryjnych, silniki napędowe małych jednostek, silniki zespołów prądotwórczych) przedstawia rysunek:
Rys. Schemat grawitacyjnej, paliwowej instalacji zasilającej dla silników spalających oleje napędowe lekkie
l - zbiornik rozchodowy; 2 - filtr podwójny; 3 - pompy wtryskowe; 4 - przelewy z pomp wtryskowych; 5 - do zbiornika ścieków i odwodnień.
Olej napędowy ze zbiornika lub zbiorników rozchodowych l doprowadzany jest poprzez filtr podwójny 2 do pomp wtryskowych silnika 3, których przelewy są odprowadzane z powrotem do zbiornika rozchodowego.
Odpowietrzenia pomp wtryskowych i filtrów są odprowadzane do zbiornika przelewów, natomiast przecieki do zbiornika przecieków i odwodnień.
Jeżeli dostatecznie wysokie umieszczenie zbiorników rozchodowych nie jest możliwe, pomiędzy zbiornikiem a silnikiem instaluje się pompę podającą. Schemat instalacji przedstawia rysunek:
Rys. Schemat paliwowej instalacji zasilającej z pompą podającą dla silników spalających oleje napędowe lekkie
l - zbiornik rozchodowy; 2 - zbiornik pomiarowy; 3 - pompa podająca; 4 - filtr podwójny, 5 - pompy wtryskowe; 6 - przelew z pomp wtryskowych; 7 - do zbiornika ścieków i odwodnień.
Silniki zespołów, prądotwórczych są zasilane olejem napędowym najczęściej grawitacyjnie, z osobnego zbiornika rozchodowego lub też z głównych zbiorników rozchodowych osobnym rurociągiem poboru paliwa.
Jeżeli usytuowanie silników pomocniczych w stosunku do zbiorników rozchodowych nie pozwala na ich grawitacyjne zasilanie, stosuje się pompy podające. Zespoły awaryjne są zawsze zasilane z osobnego zbiornika paliwa.
Rys. Schemat instalacji zasilania paliwem silnika zespołu prądotwórczego firmy Sulzer, typu A25
l - wtryskiwacz; 2 - przewód wtryskowy; 3 - filtr paliwa dokładnego oczyszczenia; 4 - wskaźnik zanieczyszczenia filtra; 5 - pompa wtryskowa; 6 - zwężka; 7 - zawór zwrotny; 8 - zawór; 9 - zbiornik rozchodowy paliwa; 10 - pompa ręczna; 11 - pompa podająca; 12 - zawór regulujący ciśnienie; 13 – przewód przelewowy; 14 – przewód ściekowy; 15 – filtr paliwa.
W instalacjach, w których paliwo jest doprowadzane do silników głównych przez pompę podającą, z wyjątkiem instalacji składających się z więcej niż dwóch silników, z których każdy wyposażony jest we własną pompę podającą, przewidziane są środki zapewniające doprowadzenie paliwa do silników w przypadku awarii pompy podającej.
Wymagania te nie dotyczą statków ograniczonego rejonu żeglugi II i III Spełnienie tych wymagań prowadzi do instalowania na statkach nieograniczonego rejonu żeglugi i ograniczonego rejonu żeglugi I rezerwowej pompy podającej. Na ssaniu tych pomp instaluje się pojedynczy filtr siatkowy. Na tłoczeniu pompy podającej, przed wtryskowymi pompami paliwowymi, instaluje się filtr podwójny dokładnego oczyszczania o stopniu filtracji 10 do 20 mm.
Układ instalacji lub konstrukcja filtrów paliwa na rurociągu doprowadzającym paliwo do pomp paliwowych powinny pozwalać na ich czyszczenie bez zatrzymywania silnika. Odprowadzenia przelewów z pomp paliwowych, odpowietrzeń z pomp i filtrów oraz przecieków są wykonane w taki sam sposób jak w grawitacyjnej instalacji zasilającej.
Często w instalacjach zasilania silników olejem napędowym instaluje się zbiornik pomiarowy. Typowy zbiornik pomiarowy przedstawia rysunek.
Rys. Zbiornik pomiarowy paliwa i jego działanie
l - zbiornik pomiarowy; 2 - przeziemik; 3 - termometr; 4 - kurek do pobierania próbki paliwa a) normalna praca silnika, b) napełnianie zbiornika pomiarowego, c) pomiar zużycia paliwa.
Składa się on z trzech części walcowych, zakończonych powierzchniami stożkowymi, połączonych przeziernikami z oznaczonym poziomem. Właściwy zbiornik pomiarowy stanowi część środkowa, natomiast część górna i dolna ma za zadanie zachować ciągłość dopływu paliwa do silnika. Zbiornik zakończony jest od góry odpowietrzeniem, które musi być wyprowadzane powyżej maksymalnego poziomu paliwa w zbiorniku rozchodowym oraz ma zainstalowany termometr i kurek do pobierania próbki paliwa. Objętość części środkowej jest dobierana w taki sposób, aby czas jej opróżniania przy pełnym obciążeniu silnika wynosił 1,5 do 2 minut. Zbiornik pomiarowy podłącza się równolegle ze zbiornikiem rozchodowym z możliwością skierowania przelewów z pomp wtryskowych silnika na ssanie pompy podającej.
Instalacje zasilania silników spalających oleje ciężkie mogą być wykonane w rozmaity sposób w zależności od tego, czy rozruch i manewry silnika wymagają zastosowania oleju napędowego, czy też mogą odbywać się przy użyciu oleju ciężkiego. W obu jednak przypadkach instalacja zasilania musi umożliwiać zmianę rodzaju spalanego paliwa bez potrzeby zatrzymywania silnika oraz zapewniać doprowadzenie do silnika paliwa podgrzanego do takiej temperatury, aby jego lepkość wynosiła minimalnie (17-26 cSt, 2,5~3,5°E).
Oznacza to, że instalacja zasilania takich silników musi umożliwiać doprowadzanie do pomp wtryskowych dwóch różnych rodzajów paliwa, z których jedno (olej ciężki) wymaga dodatkowo podgrzania przed samym silnikiem.
Konieczność umożliwienia spalania oleju napędowego w silnikach, które mogą być uruchamiane na paliwie ciężkim wynika z zaleceń producenta silnika, stosowania lżejszego paliwa w przypadkach, gdy instalacja paliwowa, pompy wtryskowe i zawory mają być poddane przeglądowi oraz dla przepłukania całej instalacji przed dłuższymi postojami w portach.
Schemat instalacji zasilającej silnika w przypadku, gdy jego rozruch, manewry i zatrzymywanie wymagają stosowania oleju napędowego, przedstawia rysunek;
Rys. Uproszczony schemat instalacji zasilania paliwem silnika okrętowego dużej mocy
1 - zbiorniki rozchodowe (lc - paliwa ciężkiego, 1l - paliwa lekkiego); 2 - zbiornik obiegowy (mieszankowy); 3 - urządzenia pomiarowe; 4 - pompy podające; 5 - podgrzewacz paliwa; 6 - regulator lepkości paliwa; 7 - filtr paliwa dokładnego czyszczenia, 8 - pompy wtryskowe; 9 - przewody paliwowe wysokiego ciśnienia; 10 – wtryskiwacze; 11 - regulator prędkości obrotowej.
Rys. Schemat paliwowej instalacji zasilającej silnika spalającego oleje ciężkie (rozruch i manewry na oleju napędowym)
l - zbiorniki rozchodowe oleju ciężkiego; 2 - zbiornik rozchodowy oleju napędowego; 3 - pompy podające; 4 - zbiornik powrotny oleju ciężkiego; 5 - zbiornik powrotny oleju napędowego; 6 - parowe podgrzewacze oleju ciężkiego; 7 - filtr podwójny; 8 - wtryskowe pompy paliwowe; 9 - ominięcie podgrzewacza; 10 - wiskozymetr.
Zarówno olej ciężki jak i olej napędowy dopływają grawitacyjnie ze zbiorników rozchodowych l i 2 nie bezpośrednio na ssanie pomp podających 3, lecz za pośrednictwem zbiorników powrotnych 4 i 5 zwanych, również zbiornikami zwrotnymi.
Zbiorniki te o pojemności 1/30 do 1/40 pojemności zbiornika rozchodowego są wykonane jako pionowe zbiorniki rurowe i są usytuowane w taki sposób, że szczyt tych zbiorników znajduje się około 0,5 m ponad zbiornikami rozchodowymi. Do zbiorników tych w połowie ich wysokości są odprowadzane przelewy z pomp paliwowych silnika. Zadaniem zbiorników powrotnych jest zapobieżenie pienieniu się paliwa oraz umożliwienie spokojnego wydzielania się gazów z paliwa pochodzącego z przelewów.
W czasie przełączania pracy instalacji z oleju napędowego na olej ciężki i odwrotnie następuje okresowe mieszanie obydwu paliw z narastającym udziałem w mieszaninie paliwa, na które instalacja jest przełączana. Dodatkowo skierowanie wysoko podgrzanego paliwa z przelewów z powrotem na ssanie pompy podającej umożliwia zastosowanie mniejszego podgrzewacza przed silnikiem.
Paliwo ze zbiorników powrotnych jest zasysane przez jedną z dwóch pomp podających 3, która tłoczy olej ciężki przez Ogrzewany parą podgrzewacz 6 i filtr podwójny 7 do wtryskowych pomp paliwowych 8 silnika. W czasie rozruchu i manewrów olej napędowy jest tłoczony przez ominięcie 9 podgrzewacza oleju ciężkiego.
Regulację właściwej lepkości paliwa wtryskiwanego do silnika zapewnia wiskozymetr 10 sterujący zaworem regulującym dopływ pary grzewczej do podgrzewacza paliwa przed silnikiem.
Na wypadek konieczności nagłego zatrzymania silnika pracującego na paliwie ciężkim, przelewy z pomp wtryskowych silnika kierowane są do zbiornika rozchodowego paliwa ciężkiego, natomiast do zbiornika powrotnego doprowadzany jest olej napędowy, który umożliwia przepłukanie całej instalacji, poprowadzeniem paliwa ciężkiego i oleju napędowego do zbiornika powrotnego steruje napędzany elektrycznie lub pneumatycznie zawór trójdrogowy.
Odpowietrzenie zbiornika powrotnego jest wyposażone w oddzielacz kondensatu, którego zadaniem jest doprowadzenie do skroplenia par paliwa i pary wodnej, uchodzących z podgrzanego do stosunkowo wysokiej temperatury paliwa znajdującego się w zbiorniku powrotnym.
Skropliny te są odprowadzane do zbiornika ścieków i odwodnień. Celem uniknięcia przedwczesnego skraplania się tych par i ich powrotnego spływu do zbiornika powrotnego rurociąg odpowietrzający z tego zbiornika powinien być izolowany cieplnie. Oddzielacz kondensatu powinien być umieszczony co najmniej około 2 m ponad zbiornikiem rozchodowym oleju napędowego. Takie usytuowanie uniemożliwia przepływ paliwa przez to urządzenie do zbiornika przelewów w przypadku, gdy rurociągi przelewowe ze zbiorników są połączone, co normalnie jest stosowane.
Wszystkie zbiorniki łącznie z pompami wtryskowymi w instalacji zasilania silnika olejem ciężkim są podgrzewane parą oraz starannie zaizolowane. Rurociągi, którymi przepływa olej ciężki, są izolowane cieplnie, a przy stosowaniu paliw o większych lepkościach również ogrzewane. Do pomiaru zużycia paliwa stosowane są przepływomierze typu objętościowego, ponieważ zbiorniki pomiarowe me zapewniają dostatecznie dokładnego pomiaru przy większych lepkościach paliwa.
W podgrzewaczach instalowanych w siłowniach okrętowych stosuje się ręczną lub automatyczną regulację efektów działania danego urządzenia. Szczególnie prosta, dokładna i bezstopniowa jest regulacja w podgrzewaczach zasilanych parą. Regulacja ręczna polega na odpowiednim dławieniu przelotu pary grzewczej zaworem wlotowym do podgrzewacza według wskazań termometru na wylocie ogrzewanego czynnika.
System taki jest jednakże kłopotliwy w działaniu dla obsługi i nie zapewnia stałości temperatury podgrzania, szczególnie zmieniającej się wartości wydajności przepływu czynnika ogrzewanego.
Regulacja automatyczna podgrzewacza może być sterowana impulsem pochodzącym:
· bezpośrednio od temperatury ogrzewanego czynnika,
· od lepkości czynnika, która jest funkcją temperatury,
· od ciężaru właściwego w funkcji temperatury.
W praktyce stosowane są w regulacji dwa pierwsze rodzaje impulsów. Elementem sterującym jest tam termostat wmontowany na rurociągu wylotowym podgrzewanego oleju (lub wody), który działa bezpośrednio na zawór termostatyczny wlotu pary grzewczej. W razie uszkodzenia termostatu lub zaworu termostatycznego możliwa jest ręczna regulacja procesu podgrzewania poprzez zamknięcie i otwarcie odpowiednich zaworów tak, by para przepływała przewodem omijającym zawór termostatyczny.
W podgrzewaczach oleju napędowego lub opałowego w instalacjach okrętowych regulacja procesu podgrzewania sterowana jest wskazaniami wiskozystatu, tj. przyrządu regulującego lepkość czynnika,. gdyż celem podgrzewania paliwa jest uzyskanie odpowiedniej lepkości, a nie temperatury. Dzięki stosowaniu wiskozystatu jako nadajnika impulsów regulacyjnych, instalacja podgrzewania paliwa jest bardziej uniwersalna i może być stosowana do różnego rodzaju olejów, bez konieczności. jej każdorazowego przystosowywania.
Schemat instalacji grzewczej parowej paliwa z regulacją procesu podgrzewania za pomocą wiskozystatu pokazany jest na rysunku:
Rys. Schemat instalacji grzewczej parowej paliwa z regulacją wiskozystatem
l - podgrzewacz; 2 - pompa; 3 - wiskozystat; 4 - zawór pary; 5 - filtr; 6 - butla sprężonego powietrza.
Wskazania wiskozystatu 3 powodują powstawanie impulsów ciśnienia powietrza działających na membranę zaworu pary 4. Gdy lepkość podgrzewanego paliwa wzrasta, nacisk powietrza na membranę rośnie, zawór zostaje bardziej otwarty i do podgrzewacza l dopływa więcej pary, temperatura paliwa rośnie więc, a lepkość maleje. Odwrotnie przy spadku lepkości zawór dławi dopływ pary do podgrzewacza.
Wiskozymetry stosowane w układzie regulacji lepkości paliwa ciężkiego działają na różnych zasadach. Rysunek poniżej przedstawia zasadę działania wiskozymetru firmy VAF (Holandia).
Rys. Zasada działania wiskozymetru z rurką kapilarną
1 - obudowa; 2 - kapilara; 3 - pompa zębata; 4 - rurki pomiaru ciśnień; 5 - termometr.
W obudowie l wiskozymetru zamontowana jest spiralnie zwinięta kapilara 2 eliminująca wpływ zmian ciśnienia tłoczonego paliwa i natężenia przepływu paliwa na dokładność wskazań przyrządu. Kapilara 2 wraz z zębatą pompą 3, napędzaną poprzez przekładnię zębatą silnikiem elektrycznym, stanowią element pomiarowy wiskozymetru. Pompa zębata zapewnia stałe natężenie przepływu paliwa przez kapilarę. Ponieważ przepływ ten jest typu laminarnego, spadek ciśnienia na kapilarze jest wprost proporcjonalny do lepkości paliwa. Stanowi on sygnał sterujący otwarciem zaworu doprowadzającego parę do podgrzewacza paliwa
Jeżeli silnik można uruchamiać i manewrować na paliwie ciężkim, w paliwowej instalacji zasilającej stosuje się tylko jeden zbiornik powrotny, wspólny dla paliwa ciężkiego i oleju napędowego.
Schemat takiej instalacji przedstawia rysunek:
Rys. Schemat paliwowej instalacji silnika spalającego oleje ciężkie (rozruch i manewry na oleju ciężkim)
l - zbiorniki rozchodowe oleju ciężkiego; 2 - zbiornik rozchodowy oleju napędowego lekkiego; 3 - pompy podające; 4 - zbiornik powrotny; 5 - parowe podgrzewacze oleju ciężkiego; 6 - filtr podwójny; 7 - wtryskowe pompy paliwowe; 8 - ominięcie podgrzewacza; 9 - wiskozystat; 10 - odwadniacz.
Przed uruchomieniem silnika podgrzewa się parą całą instalację. Następnie uruchamia się pompę podającą, która w pierwszym etapie wymusza obieg na drodze pompa podająca, podgrzewacz, zbiornik powrotny, a w drugim etapie pompa podająca, podgrzewacz, filtr, pompy wtryskowe, zbiornik powrotny. Odpowietrzenie i przepłukanie gorącym paliwem przewodów i zaworów wtryskowych przed uruchomieniem silnika przeprowadza się dławiąc przepływ paliwa zaworem umieszczonym na przelewie z pomp wtryskowych.
Rys. Schemat paliwowej instalacji silników średnioobrotowych – Wartsila - Vasa 46 spalających oleje napędowe ciężkie
1 - silniki 3 - filtry dokładnego oczyszczania;4 - zawory stało ciśnieniowe; 5 - zbiornik rozchodowy, paliwo ciężkie; 06 - zbiornik rozchodowy, paliwo lekkie; 7 - zawór trójdrogowy; 8 - filtry wstępne; 9 - pompy zasilające; 10 - przepływomierz; 11 zbiornik odpowietrzający; 12 pompy cyrkulacyjne; 13 podgrzewacze; 14 filtry automatyczne; 15 regulator lepkości; 16 – zawór nadmiarowy; 17 - zbiornik przecieków paliwa, paliwo czyste; 18 zbiornik przecieków paliwa, paliwo zanieczyszczone; 101 – dolot paliwa; 102 – odlot paliwa; 103 – ścieki paliwa czyste; 104 - ścieki paliwa zanieczyszczone.
Rys. Schemat paliwowej instalacji silników średnioobrotowych – B&W L58/64 spalających oleje napędowe ciężkie
Rys. Schemat paliwowej instalacji silników wolnoobrotowych – B&W LMC spalających oleje napędowe ciężkie
Rys. Schemat modułowej budowy części instalacji paliwa ciężkiego w wykonaniu B&W
A – Dolot ze zbiornika rozchodowego; B – powrót z silnika; C – odlot do silnika; D – spust z filtra; E – dolot pary; F – odlot skroplin; 1 – pompy zasilające; 2 – pompy cyrkulacyjne; 3 – podgrzewacze; 4 – filtr automatyczny; 5 – regulator lepkości.
Rys. Pełny zestaw urządzeń części instalacji paliwa ciężkiego w wykonaniu B&W
Rys. Schemat instalacji paliwa ciężkiego w wykonaniu B&W dla silników napędu głównego oraz pomocniczych
Rys. Schemat paliwowej instalacji silników wolnoobrotowych Sulzer RTA spalających oleje napędowe ciężkie
W niektórych typach silników (B&W, Deutz) wtryskiwacze są chłodzone olejem napędowym. Schemat instalacji paliwowej chłodzenia wtryskiwaczy tych silników przedstawia rysunek:
Rys. Schemat instalacji chłodzenia wtryskiwaczy paliwem
1 - wtryskiwacz; 2 - pompa chłodzenia wtryskiwaczy; 3 - pompa rezerwowa; 4 - chłodnica paliwa; 5 -zbiornik rozchodowy oleju napędowego.
Paliwo do chłodzenia wtryskiwacza l dopływa ze zbiornika rozchodowego oleju napędowego 5 do dwóch pomp obiegowych 2 i 3 (jedna z tych pomp jest pompą rezerwową), które wymuszają przepływ przez wtryskiwacze (po stronie ich chłodzenia). Ponieważ najwyższa temperatura podgrzewanego paliwa w zbiornikach powinna być co najmniej o 10° C niższa od temperatury zapłonu paliwa, w obiegu chłodzenia wtryskiwaczy paliwem instaluje się chłodnicę 4. Paliwo po schłodzeniu jest kierowane z powrotem do zbiornika rozchodowego.
Wykonanie instalacji zasilania paliwem kotłów pomocniczych w dużej mierze zależy od rodzaju spalanego paliwa i typu zastosowanych w kotle palników. Nowoczesne, w pełni zautomatyzowane palniki kotłowe (przykład rozwiązania takiego palnika przedstawia rysunek poniżej są przystosowane do spalania wszelkich rodzajów paliwa, począwszy od lekkich olejów napędowych aż do olejów ciężkich o lepkości 3500 sec. Red. I w temperaturze 37,8°C. Paliwa o lepkości do 16,5°E w37,8°C, tj. oleje napędowe i lekkie oleje opałowe ani nie wymagają podgrzewania przed ich doprowadzeniem do palników, ani też nie ma trudności z zasysaniem takich gatunków paliwa przez pompę palnika. Paliwa o większych lepkościach są podgrzewane w zbiornikach zapasowych do około 35°C - i w zbiorniku rozchodowym do około 60°C, a w podgrzewaczu parowym lub elektrycznym umieszczonym bezpośrednio przed palnikiem do takiej temperatury, by uzyskać lepkość nie mniejszą od 16°E.
...
marcin0732