A fonte de energia de um motor diesel é a combustão de ignição do combustível. Sendo um dos sistemas mais importantes de um motor diesel, o sistema de injeção de combustível não só consegue a mistura completa de gás e oxigênio no cilindro, mas também fornece o combustível essencial para a combustão.
A qualidade do sistema de injeção de combustível determina diretamente a estabilidade, economia, potência e emissões de escape do motor diesel, entre outros importantes indicadores de desempenho.
Ao longo de toda a fase de desenvolvimento do motor diesel, a injeção de combustível e o estado de combustão sempre foram foco de pesquisas. Através de experiências e pesquisas contínuas, os cientistas fizeram progressos significativos.
Nos últimos anos, o desenvolvimento contínuo de tecnologias de teste e métodos de monitoramento mais abrangentes permitiram que a pesquisa em motores diesel entrasse em um período áureo de rápido desenvolvimento. As pessoas podem compreender cada processo de combustão de forma mais conveniente e intuitiva e realizar a otimização direcionada da combustão, acelerando assim o desenvolvimento de motores diesel e a melhoria dos processos de fabricação.
O processo de injeção de combustível é uma série de mudanças complexas no nível físico.
Devido às características de compressão dos fluidos, à elasticidade das tubulações resistentes-à pressão, à força inercial do fluxo de combustível e ao efeito de estrangulamento do sistema, as mudanças físicas do combustível no sistema de alta-pressão, ou seja, o processo de transporte do combustível da válvula de saída da bomba de injeção de combustível para a válvula agulha do injetor de combustível sob alta pressão, são afetados.
A influência desses fatores pode levar a um atraso na etapa de injeção e à pressão instável do combustível, deteriorando ainda mais a qualidade da injeção.
Atualmente, os sistemas tradicionais de injeção de motores diesel adotam principalmente o sistema de injeção direta de bomba de êmbolo, sendo o componente principal a bomba de injeção de combustível. Uma unidade de injeção completa geralmente inclui a bomba de injeção de combustível, o injetor de combustível e a mangueira de alta-pressão.
I. Seleção de Combustível
Com a crescente tensão dos recursos energéticos internacionais, os preços dos combustíveis aumentaram significativamente e a proporção dos custos dos combustíveis nos custos operacionais dos navios tornou-se cada vez mais pesada.
Devido ao baixo preço do combustível de baixa{0}}qualidade, ele é amplamente utilizado e também tem um efeito significativo na utilização racional do petróleo.
Nos últimos anos, a comunidade internacional tem promovido continuamente a protecção do ambiente marinho e do ambiente climático, e vários regulamentos de protecção ambiental foram revistos, especialmente os requisitos de emissões para cada área restrita tornaram-se cada vez mais rigorosos.
Na gestão de combustível, não só a aplicabilidade dos motores diesel deve ser considerada, mas também os requisitos para padrões de emissão estipulados por leis e regulamentos. Alcançar o melhor equilíbrio entre regulamentos de proteção ambiental e benefícios económicos.
1. Viscosidade
Para evitar combustão anormal e depósitos de carbono no motor principal, a viscosidade do combustível fornecido ao motor principal precisa ser controlada primeiro.
O separador de óleo funciona melhor na separação de combustível com baixa viscosidade. Antes de o combustível ser injetado na câmara de combustão, as partículas suspensas no combustível irão assentar, fazendo com que os componentes mecânicos fiquem presos.
Portanto, é muito importante realizar uma separação suficiente antes que o combustível entre no motor principal.
2. Partículas catalíticas
Após uma grande quantidade de análises e estatísticas, descobriu-se que, com o avanço da tecnologia de refino, o conteúdo de partículas catalíticas (partículas duras, comumente conhecidas como catafinas, compostas principalmente de Si+Al) no novo óleo com baixo teor de-enxofre é maior do que o do óleo com alto teor de-enxofre anterior e mostra uma tendência ascendente.
A razão para este problema é que os resíduos de combustível partículas catalíticas durante o processo de dessulfurização, e os diâmetros das partículas catalíticas são todos inferiores a 10 μm, tornando-se cada vez mais miniaturizados. Se o conteúdo for muito alto, causará desgaste excessivo e até mesmo gripagem de componentes como câmara de combustão, equipamento de injeção de combustível, bomba injetora de combustível e injetores de combustível.
ISO8217/2012 e GB/T17411-2012 estipulam que o teor de alumínio+silício no óleo RME180 não deve exceder 50mg/kg, e a maioria dos fabricantes de motores recomenda um teor de entrada de<15ppm.
Portanto, requisitos mais elevados foram apresentados para o efeito de separação, e o filtro fino antes do motor principal também é muito importante.
Os resultados experimentais mostram que o uso de um método de separação eficaz e correto pode reduzir bastante o conteúdo de partículas catalíticas e outros precipitados inorgânicos.
Primeiramente, é necessário garantir que o teor de partículas do combustível antes de entrar no motor principal seja baixo até as 15h (de preferência na casa de um dígito) para garantir a segurança do motor principal.
O efeito de separação do separador de óleo é particularmente importante. Dentro de uma faixa razoável, uma temperatura de separação de óleo mais alta deve ser selecionada.
Verificou-se que ainda existem muitas áreas para melhoria no tratamento de separação e purificação a bordo, incluindo como alocar e utilizar os tanques de óleo e como operar o separador de óleo.
3. Estabilidade e Compatibilidade
A estabilidade deve primeiro garantir que o sedimento total atenda aos requisitos do padrão de óleo combustível marítimo. Durante a utilização real do combustível, deve ser seguido o princípio de utilizar o combustível que foi adicionado primeiro para evitar armazenamento prolongado.
Na gestão diária, se houver suspeita de estratificação, o primeiro passo pode ser usar a bomba de transferência para circular totalmente o combustível no tanque de óleo para conseguir uma mistura uniforme do combustível.
Ao mesmo tempo, também é necessário prestar atenção às diferenças de densidade e viscosidade. Uma vez que haja uma tendência de estratificação, isso levará a alterações no teor de enxofre, resultando na distribuição desigual de enxofre no combustível, causando assim um teor excessivo de enxofre.
Estabilidade e compatibilidade têm diferenças. O primeiro enfatiza o estado inerente do combustível, como o óleo misturado; este último concentra-se na estabilidade do asfalteno após a mistura do combustível.
O asfalteno não é inflamável e prolongará o período de pós-combustão, causando fumaça preta e aumentando significativamente a formação de película de pintura do sistema e depósitos de carbono, levando assim a um desgaste excessivo.
Uma vez comprometidas a estabilidade e a compatibilidade, o sistema de combustível e a combustão do motor diesel sofrerão um estado desastroso: e se ocorrer estratificação no combustível, fará com que o teor de enxofre no combustível exceda o padrão durante o uso, colocando o navio em risco de ser detido.
II. Estrutura e características de funcionamento da bomba injetora
Em segundo lugar, o fenômeno do travamento da bomba de óleo-de alta pressão também pode ser atribuído ao ambiente de trabalho (ou seja, às características da rota de voo).
Primeiramente, a partir da análise da estrutura do par de pistões na bomba de óleo de alta-pressão, a folga entre o pistão e a luva deve ser muito pequena (o fabricante exige que seja de 0,011 a 0,013 mm) para garantir o efeito de vedação.
Na hora da construção, o fabricante também levou em consideração a questão do vazamento, e permitiu um certo vazamento porque, pela estrutura do par de pistões, existem 3 ranhuras para anéis dentro da luva de cima para baixo. A primeira ranhura está conectada ao topo do pistão e serve como função de lubrificação. A segunda e a terceira ranhuras estão respectivamente conectadas às aberturas axiais no corpo da luva. Entre eles, a segunda ranhura é conectada ao tubo de descarga externo do motor diesel da bomba de injeção através da abertura axial, e a terceira ranhura é exigida pelo manual para ser conectada ao oleoduto lubrificante ao usar diesel leve para o motor diesel para evitar que o diesel leve vaze na câmara da árvore de cames. Normalmente, é selado com um tampão de tubo.
Assim, o combustível levemente vazado flui para baixo ao longo do espaço entre o pistão e a luva a partir do topo do pistão, primeiro reunindo-se na primeira ranhura do anel, depois continuando a fluir para baixo para a segunda ranhura do anel, passando pela abertura axial e fluindo para cima até o tubo de descarga de combustível do motor principal, conforme mostrado na Figura 1.
Figura 1 Injetor de Combustível
Se o motor diesel continuar funcionando, o combustível vazado fluirá gradualmente para a tubulação de descarga.
Este navio é uma balsa. Devido ao seu curto tempo de navegação e longo tempo de atracação, e porque o corpo da bomba de óleo de alta-pressão e a tubulação de descarga não são envoltos com materiais de isolamento e, além disso, durante as operações diárias, a fim de verificar a situação de vazamento da tubulação e facilitar a rápida desmontagem e ajuste da bomba injetora de combustível quando o êmbolo fica preso, a tampa protetora externa da bomba injetora de combustível nem sempre é instalada.
Isso resulta no resfriamento gradual do combustível vazado durante o período de não-{0}}navegação e, em seguida, ele se condensa no gasoduto. Ao navegar, o combustível vazado é difícil de romper a tubulação de descarga e, eventualmente, a tubulação de descarga de combustível fica bloqueada, e o combustível vazado preenche as duas ranhuras superiores e continua a fluir para baixo, acumulando-se cada vez mais na parte inferior do êmbolo, formando partículas abrasivas, o que agrava ainda mais o desgaste do êmbolo.
A partir do layout da bomba de injeção de combustível no motor diesel e do caminho de vazamento do combustível, seu caminho de vazamento é complexo e tortuoso. Ele primeiro flui para baixo, depois passa por várias voltas e mais voltas antes de subir em ângulo e, finalmente, flui para a tubulação de descarga. Além disso, sua tubulação de descarga e a tubulação de óleo de alta-pressão estão conectadas em uma tubulação reta de descarga de vazamento.
Isso também acelera a velocidade de acumulação do combustível vazado na tubulação, conforme mostrado na Figura 2.
Figura 2 Layout da tubulação de descarga do motor diesel
III. Sugestões de Gestão e Melhorias Tecnológicas
Com base na análise acima, são propostas as seguintes sugestões de gestão e melhorias técnicas:
1. Para o pó catalisador remanescente no óleo combustível durante o processo de refino, geralmente são adotados dois métodos. Uma é usar aditivos para reduzir o pó residual do catalisador no óleo combustível; a outra é adotar os seguintes métodos:
(1) Descarregue regularmente o resíduo.
As catafinas são hidrofílicas e podem se acomodar facilmente em óleo de baixa-viscosidade e baixo-enxofre.
No entanto, se o óleo combustível contiver um alto teor de água, isso fará com que as partículas catalíticas sejam dispersas e suspensas no óleo combustível, dificultando a sua sedimentação.
Aproveitando sua maior gravidade específica, o resíduo pode ser descarregado do fundo do tanque de óleo, tanque de sedimentos, tanque de uso diário e poço de coleta de óleo para reduzir seu conteúdo.
(2) Aproveite ao máximo as características dos dois conjuntos de tanques de sedimentação e tanques de uso diário, e utilize-os alternadamente para garantir sedimentação suficiente.
(3) Use dois separadores de óleo combustível para separar o óleo combustível, adotando um método de conexão em série para separar primeiro a água e depois separar as impurezas.
(4) Sob a premissa de garantir a segurança, aumente a temperatura de separação para garantir a eficiência do separador;
Evite taxa de fluxo excessiva para garantir o efeito de purificação.
(5) Realize regularmente uma limpeza interna eficaz do tanque de uso diário de óleo combustível e do tanque de sedimentos.
(6) O tanque de armazenamento de combustível pode ser limpo de acordo com o plano de manutenção da doca seca do navio.
2. Isole a bomba injetora de combustível e o tubo de descarga do motor diesel.
3. Conecte a tubulação de descarga de combustível da bomba injetora de combustível do motor diesel separadamente e instale um dispositivo de vácuo. Isto formará pressão negativa no sistema de tubulação e o combustível que vazar do par de pistões será imediatamente sugado, não se acumulando no par de pistões.
4. Instale uma bomba homogeneizadora na entrada de combustível do motor diesel.
5. Durante o aquecimento-, mova manualmente cada bomba injetora de combustível para lubrificá-la. Este método serve para testar a flexibilidade do par de pistões e evitar que o par de pistões fique preso. Ao mesmo tempo, outras peças móveis também devem ser inspecionadas.
Além disso, preste atenção à verificação e ajuste do mecanismo de ajuste do dispositivo regulador para garantir a precisão e confiabilidade do volume de injeção de combustível da bomba injetora.
6. Durante a operação do equipamento, caso ocorra uma situação inesperada e um único cilindro precise ser desligado para fornecimento de óleo, isso deve ser feito estritamente de acordo com as orientações e recomendações do fabricante. Use a ferramenta especial de fornecimento de óleo fornecida com a máquina para travar o mecanismo de rolete da bomba injetora de combustível e não feche cegamente os caminhos de entrada e saída de óleo da bomba injetora de combustível, o que pode fazer com que o par de pistões fique preso devido à falta de lubrificação eficaz.
7. No gerenciamento diário, monitore o estado de combustão de cada cilindro. Através da cor da fumaça, do diagrama indicador e das mudanças na temperatura do escapamento, determine o status operacional do equipamento de injeção de combustível. Faça ajustes oportunos de acordo com a situação real.
Ⅳ.Conclusão
Familiarize-se com o significado dos vários parâmetros do combustível e as medidas de manuseio correspondentes.
Antes de abastecer, entenda o tipo, as características e a quantidade do combustível.
Quando houver diferenças significativas na viscosidade e na densidade do combustível, evite o risco de misturar combustíveis durante a operação real.
Prevenir eficazmente o fenômeno de travamento da bomba de combustível devido a problemas de qualidade do combustível, que podem afetar o funcionamento normal do motor diesel.
Ao mesmo tempo, consulte as sugestões de orientação do fabricante e realize regularmente a manutenção e conservação do equipamento. Faça ajustes razoáveis com base nos parâmetros operacionais do equipamento para garantir um bom estado de combustão do motor diesel.