أساسيات محرك الوقود المزدوج: أوضاع الاحتراق، ووقود الطيار، وتآكل رأس الأسطوانة

كبير المهندسين الذي يدير مجموعة مساعدة رباعية الأشواط بقدرة 6000 كيلووات، لديه رقمان أمامه. يتم تسعير الغاز بما يقرب من ثلثي زيت الوقود منخفض الكبريت للغاية على طريقه، ورأس الأسطوانة الذي سحبه للتو من الخدمة لديه 12000 ساعة تشغيل مع مقاعد صمام العادم البالية. يشرح هذان الرقمان كل شيء تقريبًا عن محرك الوقود المزدوج.

الجواب القصير بسيط. محرك الوقود المزدوج هو محرك ديزل يمكن تشغيله بالغاز كوقود رئيسي، وذلك باستخدام كمية صغيرة من الوقود السائل كمصدر للإشعال، ويمكنه التحول مرة أخرى إلى الوقود السائل عندما يحتاج المشغل إليه. إن رأس الأسطوانة مهم للغاية لأن وضع الغاز يغير الضغط، وإطلاق الحرارة، وتحميل الصمام داخل غرفة الاحتراق، والرأس هو المكان الذي يصل إليه الثلاثة. ما يلي يغطي طريقي الاحتراق، والتكلفة الحقيقية للوقود التجريبي، والطريقة التي ينخفض ​​بها معدل الاستبدال مع الحمل، وتفاصيل الجزء الذي يقرر ما إذا كان الرأس البديل سينجو من وضع الغاز.

ما يفعله محرك الوقود المزدوج بشكل مختلف

يبدأ محرك الوقود المزدوج حياته كمحرك ديزل. تظل الكتلة والعمود المرفقي وقضبان التوصيل ومعدل الطاقة في نفس الفئة، ويحافظ المحرك على مبدأ الإشعال بالضغط الذي جعل الديزل موثوقًا به في المقام الأول. ما يتغير هو نظام إمداد الغاز، وتصميم غرفة الاحتراق، وبرنامج التحكم، وفي معظم التحويلات ذات الأشواط الأربعة، رأس الأسطوانة نفسه.

في وضع الغاز، يحرق المحرك الغاز الطبيعي، وفي بعض التركيبات يحرق غاز البترول المسال أو الميثانول، كمصدر رئيسي للطاقة. يتم حقن كمية صغيرة من زيت الديزل أو زيت الغاز البحري كوقود تجريبي ويوفر طاقة الاشتعال. نظرًا لأن اللهب الدليلي يشعل شحنة الغاز والهواء بدلاً من العكس، فإن المحرك يحمل نفس نطاق الكفاءة مثل تشغيل الديزل بينما لا ينتج أي أكاسيد كبريت تقريبًا. عندما ينقطع إمداد الغاز، أو عندما تقوم السفينة بالمناورة ويريد المشغل استجابة فورية، يعود المحرك إلى وضع الديزل خلال بضع دورات احتراق.

يختار المشغلون الوقود المزدوج لثلاثة أسباب عملية. الأول هو الامتثال: يعمل وضع الغاز على خفض أكاسيد النيتروجين بنسبة 85 بالمائة تقريبًا، وهو ما يلبي حدود المستوى III للمنظمة البحرية الدولية (IMO) بدون وحدة تخفيض تحفيزية انتقائية. والثاني هو التكلفة: في العديد من الطرق، تغطي الفجوة السعرية بين الغاز الطبيعي المسال وزيت الوقود المنخفض جدًا التكلفة الرأسمالية الأعلى للمحرك وخزان الغاز في غضون بضع سنوات. والثالث هو الاختيارية: نفس المحرك يمكن أن يحرق أي وقود في السوق واللوائح تجعله أرخص في ذلك الشهر.

بالنسبة للمحركات الرئيسية ذات الشوطين الكبيرة، أحد الأساليب المستخدمة على نطاق واسع هو حقن الغاز في وقت متأخر من شوط الضغط عند ضغط مرتفع، مما يحافظ على دورة احتراق الديزل الأصلية سليمة ويتجنب فقدان الميثان غير المحترق إلى العادم.

دونغفانغ الاسطوانة | قطع غيار بديلة متوافقة مع محركات الديزل البحرية من MAN النماذج المتوافقة: L16/24، L23/30، L23/30H، L28/32A، S26MC، L31، L35MC، S35MC، L50MC-C I. نظرة عامة على المنتج رؤوس أسطوانات DONGFANG هي استبدال متوافق مع طرف ثالث... عرض المنتج →

المقايضة تقع على جانب الصيانة. تتطلب محركات الوقود المزدوج المزيد من النهاية العليا: توقيت حاقن وصمام أكثر دقة، وتفاوتات أكثر إحكامًا على الأسطح المانعة للتسرب، ورأس أسطوانة يجب أن يتعامل مع نمطين مختلفين لإطلاق الحرارة بدلاً من نمط واحد.

مساران للاحتراق، ومجموعتان من الأحمال

تتعلق معظم مناقشات الوقود المزدوج بالدورة التي يستخدمها المحرك في وضع الغاز، لأن هذا الاختيار يحدد ضغط الغاز وكمية وقود الطيار ومستوى انزلاق الميثان والأحمال التي تصل إلى رأس الأسطوانة.

ولا يعتبر أي من الطريقين أفضل من حيث القيمة المطلقة. يهيمن مسار الضغط المنخفض على المحركات ذات الأشواط الأربعة المساعدة والمتوسطة السرعة، حيث يكون نظام الغاز أبسط وتتسع مساحة الماكينة له. يتم استخدام مسار الضغط العالي في المحركات الرئيسية الكبيرة ذات الشوطين، حيث يكون انزلاق الميثان غير مقبول ويكون ضاغط الغاز جزءًا من التثبيت بالفعل.

دونغفانغ الاسطوانة | قطع غيار بديلة متوافقة مع Wartsila Marine Diesel En النماذج المتوافقة: R20، L20، R22، R25، R32 I. نظرة عامة على المنتج رؤوس أسطوانات DONGFANG عبارة عن قطع غيار عالية الجودة لما بعد البيع تم تطويرها وتصنيعها بشكل مستقل... عرض المنتج →

لماذا يحمل رأس الأسطوانة حمولة أكبر في وضع الغاز

يعمل وضع الغاز على رفع ضغط الأسطوانة الأقصى ويغير شكل منحنى إطلاق الحرارة، وبالتالي فإن سطح النار ومقاعد الصمامات وأقفاص الصمامات تشهد دورة أصعب مما قد يحدث في خدمة الديزل المستقيمة. في تحويلات حقن المنفذ، يحمل الرأس أيضًا صمامات إدخال الغاز، مما يعني تجاويف إضافية وأسطح مانعة للتسرب إضافية ومسارًا ثانيًا للتسرب. يمكن لأي شخص يريد الخلفية على الجزء نفسه أن يقرأ كيف يتم بناء رأس الأسطوانة وماذا يفعل كل سطح .

• صلابة مقعد الصمام وزاوية المقعد، لأن وضع الغاز يعمل على تشغيل صمامات عادم أكثر سخونة عند التحميل الجزئي.
• يتناسب قفص الصمام والدليل، لأن الأدلة البالية تجعل الصمام ينحرف ويدمر المقعد.
• نظافة ممر التبريد، لأن الممر المسدود جزئيًا يتحول إلى سطح نار متصدع.
• صمام دخول الغاز مجوف في المحركات المحولة، والتي يجب أن تتوافق مع مواصفات مجموعة التحويل.

والنتيجة العملية هي أنه لا يمكن شراء رأس بديل لمحرك يعمل بالوقود المزدوج بحجم التجويف وحده. يعمل إصدار المحرك وتقييم وضع الغاز ومجموعة التحويل على تغيير الرسم الذي يجب أن يطابقه الرأس.

حصة الوقود التجريبي: ما هي كمية الديزل التي لا تزال مطلوبة؟

وقود الطيار هو جزء من فاتورة الوقود التي ينساها المشغلون، وهو ليس رقمًا ثابتًا. يوضح الرسم البياني أدناه المشاركات التجريبية النموذجية لخمسة تكوينات.

يوضح الرسم البياني مقدار الطاقة الإجمالية التي لا يزال يتعين الحصول عليها من الوقود السائل في خمسة أشكال شائعة. يحتاج المحرك ذو الضغط المنخفض رباعي الأشواط عند الحمل الكامل إلى حوالي واحد بالمائة فقط من الوقود التجريبي، ولهذا السبب يعامل المشغلون وضع الغاز على أنه يعمل بالغاز بالكامل تقريبًا. ادفع نفس المحرك إلى ربع الحمل وسترتفع حصة الطيار إلى ما يقرب من ثمانية بالمائة، لأن الخليط يصبح ضعيفًا جدًا بحيث لا يمكن إشعاله بشكل موثوق دون المزيد من طاقة الديزل. تعمل المحركات ثنائية الأشواط ذات الضغط العالي بحوالي ثلاثة بالمائة عند التحميل الكامل، وتقترب التعديلات التحديثية من الديزل إلى الغاز من خمسة بالمائة لأن أنظمة قبول الغاز والتحكم فيه أقل دقة من تلك الموجودة في المحرك المصمم لهذا الغرض. عند التحميل المنخفض، يمكن أن يصل الرقم التحديثي إلى خمسة عشر بالمائة، وهو ما يكفي لتغيير حساب تكلفة الوقود للسفينة التي تقضي فترات طويلة في المناورة في الميناء.

ينخفض معدل الاستبدال قبل نفاد تحميل المحرك

معدل الاستبدال هو حصة الوقود السائل التي يحل الغاز محلها فعليًا، وهي ليست ثابتة عبر نطاق الحمولة.

يُظهر المنحنى الأحمر محرك وقود مزدوج منخفض الضغط مصمم خصيصًا لهذا الغرض، ويحتفظ بحوالي 40 بالمائة من الاستبدال عند ربع الحمولة ويصل إلى 95 بالمائة تقريبًا عند التحميل الكامل. يُظهر المنحنى الأزرق محرك ديزل تم تحويله إلى عملية الغاز، والذي يبدأ بنسبة 25 بالمائة تقريبًا عند ربع الحمل ويرتفع إلى حوالي 90 بالمائة عند التحميل الكامل. تكون الفجوة بين المنحنيين أوسع عند التحميل الجزئي، وهو بالضبط المكان الذي تقضي فيه العبارات ومراكب الموانئ وسفن الدعم البحرية معظم ساعات عملها. إن الأسطول الذي يحسب التوفير من أرقام اللوحات عند التحميل الكامل سوف يبالغ في تقديرها عندما يهيمن الحمل الجزئي على دورة العمل. وهذا هو السبب في أن ملف تعريف الحمولة، وليس تصنيف المحرك، هو الذي يجب أن يدفع الاختيار بين محرك الوقود المزدوج في المصنع والتحويل.

ما يفعله وضع الغاز للانبعاثات

يعمل وضع الغاز على تقليل كل الملوثات الخاضعة للتنظيم مقارنة بتشغيل الوقود السائل، ولكن ليس بنفس الهامش.

وتنخفض أكاسيد الكبريت بنحو 99 في المائة لأن الغاز الطبيعي لا يحتوي على أي كبريت تقريبًا، وهو ما يفي وحده بالحد الأقصى العالمي البالغ 0.50 في المائة والحدود البالغة 0.10 في المائة داخل مناطق التحكم في الانبعاثات. تنخفض المواد الجسيمية بنسبة 95 بالمائة تقريبًا، وتنخفض أكاسيد النيتروجين بحوالي 85 بالمائة، وهو ما يكفي للوصول إلى المستوى الثالث بدون أي جهاز بعد المعالجة. وينخفض ​​ثاني أكسيد الكربون بنحو 22% فقط، لأن هذا التوفير يأتي من نسبة الهيدروجين إلى الكربون في الوقود وليس من تكنولوجيا الاحتراق. ويوضح الرسم البياني أيضًا سبب وصف وضع الغاز في كثير من الأحيان على أنه أداة امتثال وليس حلاً مناخيًا: مكاسب أكسيد النيتروجين والكبريت كبيرة وفورية، في حين أن زيادة الكربون معتدلة. مع تشديد قواعد كثافة الكربون، يساعد تشغيل الوقود المزدوج الأسطول على البقاء متوافقًا، لكنه لا يؤدي إلى إزالة الكربون بشكل عميق من تلقاء نفسه.

محرك وقود مزدوج مصمم لهذا الغرض أو تحويل

يعمل كلا الخيارين بالغاز، لكنهما لا يتصرفان بنفس الطريقة، وتصنفهما مقارنة الرادار أدناه عبر المعايير الستة التي يزنها المشغلون في أغلب الأحيان.

يتم تسجيل الشكلين من صفر إلى مائة عبر ستة معايير، والشكل الأكبر هو الأفضل. يؤدي المحرك المصمم لهذا الغرض إلى مرونة الوقود، ومساحة رأس أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، لأن غرفة الاحتراق وتوقيت الصمام وخرائط التحكم مصممة للغاز منذ البداية. يحقق التحويل نتائج أعلى من حيث سهولة التعديل التحديثي، نظرًا لأنه يحافظ على المحرك الحالي في الخدمة بدلاً من استبداله، ويظل قادرًا على المنافسة من حيث توفير تكاليف الوقود. المنطقة الأضعف لكليهما هي عمر المكونات العليا، لأن وضع الغاز يرفع ضغط الذروة ويغير إطلاق الحرارة، لذا فإن مقاعد الصمامات وأقفاص الصمامات وسطح النار لرأس الأسطوانة تعمل بشكل أقوى من خدمة الديزل المستقيمة. يؤدي التحويل إلى تضييق هذا الهامش بشكل أكبر، ولهذا السبب يجب دائمًا فحص الرؤوس البديلة للمحركات المحولة وفقًا لمواصفات وضع الغاز بدلاً من رسم الديزل الأصلي.

توفير رؤوس الأسطوانات لأسطول الوقود المزدوج

يعد شراء محركات الوقود المزدوج في الغالب مشكلة مطابقة. يمكن أن تتواجد نفس عائلة المحرك في إصدارات الديزل والغاز منخفض الضغط والغاز عالي الضغط، ويختلف رأس الأسطوانة بينهما بطرق صغيرة ولكن حاسمة: قطر جلبة الحاقن، ومواد مقعد الصمام، ومنافذ دخول الغاز، وتصميم ممر التبريد. قد يتم تثبيت الرأس الذي يناسب نسخة الديزل من المحرك فعليًا على نسخة الغاز ويظل يفشل مبكرًا، لأن المادة وصلابة المقعد لم يتم تحديدهما مطلقًا لضغط الذروة الأعلى.

قائمة التحقق قبل الطلب قصيرة. تأكد من طراز المحرك وإصدار البناء، وليس التجويف فقط. تأكد مما إذا كان المحرك يعمل بوضع الغاز ذو الضغط المنخفض أو الضغط العالي. تأكد ما إذا كان الرأس يحتاج إلى فتحات صمام دخول الغاز. تأكد من زاوية مقعد الصمام ومتطلبات الصلابة. ثم قم بتأكيد المهلة الزمنية وموقع المخزون، لأن السفينة المنتظرة على رأسها هي سفينة لا تكسب.

توفر شركة Zhoushan Putuo Dongfang Machinery قطع غيار استبدال رأس الأسطوانة لمحركات الديزل البحرية، والتي تغطي عائلات المحركات المساعدة ذات أربع أشواط ومتوسطة السرعة التي تظهر في مشاريع تحويل الغاز وكذلك في خدمة الديزل التقليدية، بما في ذلك دونغفانغ الاسطوانة | قطع غيار بديلة متوافقة مع Daihatsu Marine Diesel En نماذج متوافقة: 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 عرض المنتج →

المجموعة الكاملة، بما في ذلك وحدات محركات الديزل المحلية، مدرجة في قائمة كتالوج قطع غيار رأس الاسطوانة ، حيث تشير كل صفحة إلى عائلة المحرك التي يتوافق معها الرأس.

الرقم الذي يقرر أخيرًا ما إذا كان الوقود المزدوج سيؤتي ثماره ليس هو انتشار الوقود من تلقاء نفسه، بل فترة الصيانة النهائية التي تليها. إن المحرك الذي يعمل في وضع الغاز لمدة 6000 ساعة سنويًا يضع رأس الأسطوانة الخاص به في دورات حرارية أكثر من محرك الديزل الذي يعمل بنفس المهمة، ويكون الرأس مستهلكًا في تلك العملية الحسابية. إن تخطيط عمليات الاستبدال حول إصدار المحرك ومواصفات وضع الغاز وملف الحمولة الحقيقي يبقي أسطول الوقود المزدوج متوافقًا ومتاحًا دون تحويل توفير الوقود إلى مفاجأة صيانة.