RU2641780C2 - Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации - Google Patents
Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641780C2 RU2641780C2 RU2016121308A RU2016121308A RU2641780C2 RU 2641780 C2 RU2641780 C2 RU 2641780C2 RU 2016121308 A RU2016121308 A RU 2016121308A RU 2016121308 A RU2016121308 A RU 2016121308A RU 2641780 C2 RU2641780 C2 RU 2641780C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diesel
- solid particles
- load
- heavy fuel
- marine
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 28
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 37
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 3
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
- G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
- G01N1/2205—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling with filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
- G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системе судового энергетического оборудования, в частности к способам анализа отработавших газов. Технический результат заключается в возможности определения оптимального режима нагрузки дизеля и контроля процесса горения топлива на основе полученных параметров, а именно размеров твердых частиц отработавших газов дизеля. Предложенный способ обеспечивает контроль процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле с помощью анализа пробы отработавших газов в коллекторе отработавших газов судового дизеля. Получают параметры твердых частиц в отработавших газах дизеля на различных режимах эксплуатации и принимают решения по оценке технического состояния дизеля. Предложенный способ может быть применен при эксплуатации судна. Использование предлагаемого изобретения позволяет контролировать техническое состояние в зависимости от абразивного износа дизеля в эксплуатации на тяжелом топливе, в результате повышаются технико-экономические и экологические показатели судовой дизельной установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к системе судового энергетического оборудования, в частности к способам анализа отработавших газов, и может быть использовано для обеспечения оптимальных эксплуатационных, технико-экономических и экологических показателей.
В условиях эксплуатации в отработавших газах судового дизеля, работающего на тяжелом топливе, образуются твердые (абразивные) частицы, которые изнашивают элементы цилиндро-поршневой группы и проточной части радиально-осевой (РОС) турбины турбокомпрессора (ТК), что приводит к простою в работе судовых дизелей и снижению их экономичности и надежности. В связи с этим, стоит задача создать оптимальные условия работы, при которых абразивный износ элементов от твердых частиц, находящихся в отработавших газах дизеля, будет минимальным.
Известны технические решения, относящиеся как к способом контроля работы дизеля при эксплуатации судна, так и к способам газового анализа многофазных газовых потоков.
Известны патенты РФ №2542771 и №2548234, включающие способы контроля работы судовой энергетической установки (СЭУ), относящиеся к процессам сгорания топлива.
В патенте РФ №2542771, G01M 15/09, опубл. 27.02.2015 «Способ контроля расхода воздуха судовой дизельной установки при эксплуатации судна» решение направлено на диагностику технического состояния дизеля в условиях эксплуатации судна. В предлагаемом способе определяют скорости воздушного потока в сечениях патрубка путем пошагового введения комбинированного зонда (КЗ) и измерения разности полного и статического давлений воздушного потока (ВП). Пошагово измеряют разность полного и статического давлений воздушного потока в точках, соответствующих положениям отверстий в КЗ. Вычисляют скорость ВП в конкретных точках поперечного сечения патрубка, затем их усредняют и математически обрабатывают для определения расхода воздуха. Технический результат заключается в возможном контроле технического состояния дизеля за счет контроля расхода воздуха в эксплуатации.
По патенту РФ №2548234, G01M 15/14, опубл. 20.04.2015 «Способ контроля технического состояния и обслуживания газотурбинного двигателя при его эксплуатации», это решение направлено на контроль технического состояния и обслуживания газотурбинного двигателя с форсажной камерой сгорания. Способ включает измерение давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя, сравнение полученного значения давления топлива в коллекторе форсажной камеры сгорания двигателя с максимально допустимым. Технический результат изобретения - контроль технического состояния дизеля путем контроля давления топлива. Оба этих решения не учитывают наличия и параметры твердых частиц в отработавших газах дизеля, которые образуются при использовании тяжелых сортов топлива.
Известны патенты РФ №2155949 и №2173841, относящиеся к отбору пробы газа потока многофазной среды.
В патенте РФ №2155949, G01N 1/10, G01F 1/74, опубл. 10.09.2000 «Способ и устройство отбора представительной пробы потока многофазной среды». Изобретение обеспечивают длительную и надежную работу без остановки отбор пробы из основного потока многофазной среды из нефтяной скважины.
Технический результат, по этому изобретению, состоит в получении достоверной пробы для непрерывного измерения качественного состава потока многофазной среды.
За прототип принят патент РФ №2173841, G01N 1/22, опубл. 20.09.2001 «Способ отбора пробы газа и устройство для его осуществления (варианты)». Изобретение касается газового анализа и может найти применение в системах контроля в теплотехнической, энергетической, металлургической и химической отраслях. В способе отбора пробы газа осуществляют перемещение газа из контролируемой среды в газопроводящую линию под действием разрежения с последующим выводом газа в контролируемую среду. Разрежение создают направленной через эжектор струей воздуха, образованной под действием разности давлений в окружающей среде и в потоке контролируемой среды. Вывод газа осуществляют путем его введения в направленную струю воздуха. Устройство для отбора проб газа содержит газоотборный элемент, газопроводящую линию и эжектор, включающий связанный с газовым объемом диффузор, конфузор и размещенный между ними цилиндрический канал. Выход газопроводящей линии введен в цилиндрический канал. Конфузор соединен с окружающей средой. Соотношение размеров конфузора и диффузора выбраны из условия создания в цилиндрическом канале разрежения, достаточного для обеспечения перемещения газа через газоотводящую линию. Технический результат, получаемый при реализации описываемого изобретения, заключается в снижении энергоемкости процесса отбора пробы газа, повышении надежности и увеличении срока службы осуществляющих его устройств за счет исключения традиционного побудителя расхода с электроприводом и системы подачи сжатого воздуха, а также в повышении достоверности газового анализа. В прототипе решена задача отбора пробы, но отсутствует контроль технического состояния дизеля в эксплуатации.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение абразивного износа элементов судового дизеля и, как следствие, повышение экономичности и надежности судовой дизельной установки.
Для достижения указанной цели предложен способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле под нагрузкой в эксплуатации, включающий перемещение потока отработавших газов в коллекторе под действием давления, отвод части этого потока в отверстие пробоотборного зонда, отличающийся тем, что отведенную часть потока отработавших газов направляют через фильтрующий элемент зонда, в котором происходит оседание крупных фракций твердых частиц, после чего перекрывают отверстие зонда, вынимают контейнер пробоотборного зонда с осевшими твердыми частицами, производят измерения размеров твердых частиц, и, если размер твердых частиц превышает в диаметре 1 мм, то увеличивают нагрузку на судовой дизель на 10-15%, а при диаметре частиц меньше 1 мм, нагрузку на дизель не изменяют, при этом отбор части потока отработавших газов производят в течение 1 минуты и повторяют замер после изменения нагрузки на дизель, если нагрузка на дизель была изменена.
Кроме того, согласно этому способу контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле под нагрузкой в эксплуатации пробоотборный зонд устанавливают в существующее технологическое отверстие в корпусе коллектора отработавших газов дизеля.
Технический результат заключается в возможности определения оптимального режима нагрузки дизеля и контроля процесса горения топлива на основе полученных параметров, а именно размеров твердых частиц отработавших газов дизеля.
Технический результат достигается совокупностью всех признаков как в ограничительной, так и в отличительной частях формулы изобретения.
Предлагаемый способ обеспечивает контроль процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации. Согласно предлагаемому способу поток отработавших газов дизеля перемещается в коллекторе отработавших газов дизеля под действием давления. Пробоотборный зонд, установленный перпендикулярно направлению потока движению отработавших газов дизеля, обеспечивает необходимый отбор пробы части потока отработавших газов дизеля; перемещение отработавших газов в пробоотборный зонд и прохождение их через фильтрующий элемент, в виде тканевой вставки пробоотборного зонда, обеспечивает получение твердых (абразивных) частиц размеров более 1 мм в диаметре, которые обладают абразивными свойствами, твердость таких размеров твердых (абразивных) частиц составляют около 470 НВ по Бринеллю; проведение отбора части потока отработавших газов в течение 1 мин и измерения размеров твердых частиц обеспечивает получение наиболее полных результатов контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации. Если размер твердых частиц превышает в диаметре 1 мм, то увеличивают нагрузку на судовой дизель на 10-15%. При увеличении нагрузки на дизель увеличивают подачу топлива и воздуха, при этом происходит более полное сгорание топлива. Увеличивают нагрузку на дизель до тех пор, пока диаметр твердых частиц будет меньше 1 мм, что зависит от качества используемого топлива и состояния топливной аппаратуры дизеля.
Сущность изобретения заключается в том, что контроль технического состояния обеспечивается с помощью анализа пробы отработавших газов в коллекторе отработавших газов судового дизеля, работающего в условиях эксплуатации, а именно, при работе на тяжелом топливе. Получают параметры твердых частиц в отработавших газах дизеля на различных режимах эксплуатации и принимают решения по оценке технического состояния дизеля.
Изобретение поясняется чертежами, где на
фиг. 1 представлена принципиальная схема отбора пробы с помощью пробоотборного зонда в коллекторе отработавших газов дизеля,
фиг. 2 демонстрирует реализацию способа контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации.
На фиг. 1 изображено: 1 - коллектор отработавших газов судового дизеля; 2 - пробоотборный зонд; 3 - отверстие пробоотборного зонда; 4 - контейнер пробоотборного зонда.
На фиг. 2 демонстрируется реализация способа контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации.
Пример реализации способа контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле под нагрузкой в эксплуатации
Судовой дизель фирмы Yanmar 6EY18AL, работающий на тяжелом топливе ISO-F-RMG 380, работает на установившемся режиме эксплуатации при нагрузке 25% от номинальной. Нагрузка на дизель создается с помощью генератора. В систему воздухоснабжения дизеля входит коллектор отработавших газов дизеля 1, в который устанавливается пробоотборный зонд 2, с отверстием пробоотборного зонда 3, вместо стандартного механического термометра для замера температуры отработавших газов. Клапан служит для подачи исследуемой среды в течение 1 минуты в контейнер пробоотборного зонда 4 для сбора твердых частиц отработавших газов дизеля. Контейнер пробоотборного зонда 4 включает фильтрующий элемент, который не пропускает твердые частицы более 0,5 мм. После выгрузки твердых частиц отработавших газов дизеля из контейнера определяется их размер, твердость. В отобранной твердой фракции могут содержаться частицы размером от 0,25 мм, но решение об изменении нагрузки принимают по наличию твердых частиц, превышающих в диаметре 1 мм. Если размер твердых частиц превышает в диаметре 1 мм, то увеличивают нагрузку на судовой дизель на 10-15%, и снова проводят замер до тех пор, пока диаметр частиц не будет меньше 1 мм. Отбор твердых частиц отработавших газов дает возможность произвести контроль процесса горения топлива в двигателе на различных режимах эксплуатации и оценить техническое состояние дизеля в целом.
Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что оно может быть использовано при эксплуатации судна. Использование предлагаемого изобретения позволяет контролировать техническое состояние в зависимости от абразивного износа дизеля в эксплуатации на тяжелом топливе, в результате повышаются технико-экономические и экологические показатели судовой дизельной установки.
Claims (2)
1. Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле под нагрузкой в эксплуатации, включающий перемещение потока отработавших газов в коллекторе под действием давления, отвод части этого потока в отверстие пробоотборного зонда, отличающийся тем, что отведенную часть потока отработавших газов направляют через фильтрующий элемент зонда, в котором происходит оседание крупных фракций твердых частиц, после чего перекрывают отверстие зонда, вынимают контейнер пробоотборного зонда с осевшими твердыми частицами, производят измерения размеров твердых частиц, и, если размер твердых частиц превышает в диаметре 1 мм, то увеличивают нагрузку на судовой дизель на 10-15%, а при диаметре частиц меньше 1 мм, нагрузку на дизель не изменяют, при этом отбор части потока отработавших газов производят в течение 1 минуты и повторяют замер после изменения нагрузки на дизель, если нагрузка на дизель была изменена.
2. Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле под нагрузкой в эксплуатации по п. 1, отличающийся тем, что пробоотборный зонд устанавливают в существующее технологическое отверстие в корпусе коллектора отработавших газов дизеля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121308A RU2641780C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121308A RU2641780C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016121308A RU2016121308A (ru) | 2017-12-05 |
| RU2641780C2 true RU2641780C2 (ru) | 2018-01-22 |
Family
ID=60580827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121308A RU2641780C2 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641780C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU214584U1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" | Устройство для воздухоснабжения судового дизеля |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1435991A1 (ru) * | 1987-04-01 | 1988-11-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ отбора пробы продуктов сгорани и подготовки ее к анализу на бензапирен |
| US20080034969A1 (en) * | 2004-07-13 | 2008-02-14 | Arka Holding Aps | Air Purification by Electromagnetic Rediation of a Dispersed System |
| RU2519405C1 (ru) * | 2013-02-25 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство для отбора проб отработавших газов двигателя транспортного средства |
| RU2525051C1 (ru) * | 2013-03-04 | 2014-08-10 | Кирилл Сергеевич Голохваст | Способ замеров параметров выхлопных газов двс |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121308A patent/RU2641780C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1435991A1 (ru) * | 1987-04-01 | 1988-11-07 | Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева | Способ отбора пробы продуктов сгорани и подготовки ее к анализу на бензапирен |
| US20080034969A1 (en) * | 2004-07-13 | 2008-02-14 | Arka Holding Aps | Air Purification by Electromagnetic Rediation of a Dispersed System |
| RU2519405C1 (ru) * | 2013-02-25 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Устройство для отбора проб отработавших газов двигателя транспортного средства |
| RU2525051C1 (ru) * | 2013-03-04 | 2014-08-10 | Кирилл Сергеевич Голохваст | Способ замеров параметров выхлопных газов двс |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU214584U1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" | Устройство для воздухоснабжения судового дизеля |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016121308A (ru) | 2017-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4895306B2 (ja) | 航空機用コンプレッサ洗浄に適用される高圧水洗浄適用及び収集のための自動検出及び制御システム及び方法 | |
| JP5706423B2 (ja) | 付加機能のある希釈システム試験装置およびその運転方法 | |
| US8256307B2 (en) | Particulate sampling system and method of reducing oversampling during transients | |
| CN103645103B (zh) | 一种可控砂粒流量无级变速风机叶片冲蚀试验装置 | |
| CN101881221A (zh) | 用于检测燃气涡轮发动机回火的方法 | |
| CN104007035A (zh) | 高温增压气流固体粒子冲蚀磨损测试装置 | |
| CN106248445B (zh) | 原位抽取法高温烟气排放在线分析系统 | |
| US7299690B2 (en) | Particulate sampling system and method | |
| CN113176191B (zh) | 一种燃机进气系统过滤效率在线测试系统及测试方法 | |
| US20130312615A1 (en) | Exhaust gas analyzing apparatus | |
| US20150285149A1 (en) | Fuel drainage and purge system and method | |
| JP5006181B2 (ja) | 希釈装置 | |
| CN106405015A (zh) | 一种用于锅炉高灰烟气成分测试的系统 | |
| RU2641780C2 (ru) | Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации | |
| CN201096664Y (zh) | 全自动免维护取样预处理装置 | |
| JP2019174205A (ja) | 試験用サンプリング装置 | |
| Wirkowski | Influence of the incorrect settings of axial compressor inlet variable stator vanes on gas turbine engine work parameters | |
| US3342064A (en) | Erosion indicator | |
| CN104237455B (zh) | 催化裂化装置烟气轮机结垢预测与阻垢评价实验设备 | |
| Monieta | Fundamental investigations of marine engines turbochargers diagnostic with use acceleration vibration signals | |
| JP3168161U (ja) | 流体の汚染度検査装置 | |
| Zhu et al. | Research on gate valve gas internal leakage AE characteristics under variety operating conditions | |
| CN203908894U (zh) | 高温增压气流固体粒子冲蚀磨损测试装置 | |
| Wang et al. | Oil filter debris analysis of aero-engine | |
| Chekardovskiy et al. | Methods for determining the thermodynamic parameters of gas compressor units of main gas pipelines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190531 |