Модернизация дизельных генераторных установок на систему двухтопливного режима работы (СДТР)
СДТР обозначает, что в двигателе используются два типа топлива (дизель и газ) одновременно. Газ используется в качестве основного источника топлива, а дизель для воспламенения газовоздушной смеси в камере сгорания (порция дизеля впрыскивается в конце такта сжатия, тем самым обеспечивая принцип работы исходного двигателя)
СomAp предлагает два основных типа технологий модернизации: первый - для тихоходных двигателей (менее 1000 об/мин) и второй - для быстроходных (1500 и 1800 об/мин). Поэтому выбор предлагаемого СomAp решения определяется перекрытием впускных и выпускных клапанов и следовательно частотой вращения двигателя.
Принцип работы СДТР заключается в том, что с помощью специальных технологий в двигатель дополнительно подается газ, подача которого автоматически контролируется в зависимости от оборотов и выходной мощности генераторной установки.
Модернизация на СДТР практически не требует модификации двигателя и дает двойную выгоду в каждом применении:
- Экономическая доступность дизельных двигателей в сочетании с недорогим газом
- Экономные решения для тихоходных и быстроходных двигателей
- Гибкий подход к использованию топлива
- Гарантированная выходная мощность
- Снижение содержания вредных веществ в отработанных газах
- Увеличение срока службы и снижение эксплуатационных расходов
Два основных типа модернизации двигателей на СДТР (дизель/мазут и газ):
- С центральным газовоздушным смесителем для высокооборотных двигателей
- С индивидуальными газовыми форсунками для тихоходных двигателей
- Минимальная модификация двигателя
- Неизменная выходная мощность
- Возможность работы как исходный двигатель
- Безопасность работы
- Снижение содержания вредных веществ в отработанных газах
- Увеличения срока службы двигателя
- Увеличение интервалов технического обслуживания
Тихоходные двигатели обычно характеризуются большим периодом перекрытием клапанов необходимым для продувки и охлаждения цилиндров всасываемым воздухом. После модернизации на СДТР, необходимо обеспечить продувку и охлаждение воздухом, а одновременная подача газа в цилиндры в период перекрытия клапанов должна быть запрещена, чтобы избежать попадание газа в разогретый выхлопной тракт (в обратном случае это приведет к потенциально опасным ситуациям и повышенному расходу газа). Поэтому на каждый цилиндр устанавливается отдельный электромагнитный клапан (запатентованный ComAp) с переменным впрыском газа, который контролируется электронной системой INCON.
В отличие от тихоходных двигателей, у быстроходных такт перекрытия клапанов очень мал, поэтому достаточно установить только общий смеситель перед каждым турбокомпрессором для беспрерывной подачи газовоздушной смеси. Количество газа контролируется электронной системой InteliGen-BF в соответствии от частоты вращения и выходной мощности двигателя.
Переход между двумя режимами (с двухтопливного на только дизельный и наоборот) осуществляется при работающем двигателе и очень плавно. Причем двигатель всегда запускается на дизельном топливе, а затем переходит на двухтопливный режим работы по предопределенным уровням мощности. В случае сокращения подачи газа в общей магистрали, происходит переход мгновенно и без скачков выходной мощности, газовые клапаны автоматически перекрываются и двигатель продолжает работу только на дизельном топливе. При возобновлении газоснабжения двигатель автоматически переходит на двухтопливный режим работы.
После модернизации номинальная мощность двигателя не снижается и все параметры двигателя (температура выхлопа, температура охлаждающей жидкости и т.д.) и поведение (динамика нагружения) остаются в пределах, заявленных производителем двигателя (конечно, при условии, что эти параметры были в пределах до модернизации). Понижающий коэффициент мощности, зависящий от условий окружающей среды остается тем же.
Эксплуатационные расходы после модернизации не увеличиваются. Значительная часть двигателя остается без изменения, а новые механические детали сконструированы с учетом увеличенного срока службы (например интервал технического обслуживания для электромагнитного газового клапана составляет 6000 моточасов). Обычно, при работе на газе снижается образование нагара в камере сгорания и турбокомпрессоре, что ведет к увеличению интервалов технического обслуживания, а также срока службы двигателя до капитального ремонта.
Как правило, наиболее подходящие газы с метановой основой, без или низким содержанием пропана, в основном это природный газ. Для определения возможности использования других типов газа необходимо предоставить специалистам ComAp спецификацию газа.
В случае с LPG, модернизация на СДТР также, как правило, возможна, но ситуация другая. LPG должен иметь необходимое теплотворное значение, а также в его составе не должно быть агрессивных элементов (сера, водород и т.д.). LPG более взрывоопасен, чем природный газ и поэтому он имеет тенденцию к детонациям при мощности двигателя близкой к номинальной. Таким образом, для работы на LPG приходиться существенно снижать мощность, чтобы избежать детонаций. Как пример: Специалисты ComAp подсчитали, что, как правило, при использовании LPG с содержанием 50% пропана и 50% бутана, в соотношении газ и дизель 65% на 35% соответственно, номинальная мощность двигателя снижается до 60% от номинальной мощности.
Конечно, точный расчет делается для конкретного газа и типа двигателя.
Так как CNG и LNG являются лишь высоко сжатым природным газом, то при снижении давления до необходимого уровня они могут быть использованы в двухтопливном режиме работы.
Что касается использования Биогаза в двухтопливном режиме работы, то в целом это возможно. Для каждого случая нам необходимо знать состав и теплотворную способность Биогаза, т.к. его получение может осуществляться различными путями. При очень низких значениях теплотворной способности, необходимо подавать в цилиндры более большее количество газа, которое может оказаться технически невозможным.
