RU173930U1 - Device for cooling the distillate fuel of a marine diesel engine - Google Patents

Abstract

Заявленная полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в дизельных установках судов речного и морского флота. Устройство для охлаждения дистиллятного топлива судового дизельного двигателя содержит теплообменник для охлаждения топлива, фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления (ТНВД), в качестве теплообменника для охлаждения топлива установлена одноконтурная абсорбционная холодильная машина (АБХМ), использующая воду высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя, при этом выход АБХМ соединен с судовым дизельным двигателем через фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления, а перед фильтром тонкой очистки установлен датчик прозрачности топлива, который, в свою очередь, соединен с АБХМ через блок управления и поворотную заслонку, снабженную электроприводом и установленную на входе в АБХМ на линии входа воды от высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя. Заявленное техническое решение обеспечивает повышение надежности работы топливной аппаратуры судового дизельного двигателя. 1 ил.The claimed utility model relates to the field of engine building and can be used in diesel installations of river and marine vessels. A device for cooling the distillate fuel of a marine diesel engine comprises a heat exchanger for cooling fuel, a fine filter and a high pressure fuel pump (TNVD), a single-circuit absorption refrigeration machine (ABHM) using water from a high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine is installed as a heat exchanger for cooling fuel; while the output of the ABXM is connected to the marine diesel engine through a fine filter and a high pressure fuel pump, and in front of the filter m Hepa transparency installed fuel sensor, which, in turn, is connected to the control unit through ABHM and a butterfly valve equipped with actuator and mounted at the inlet of ABHM water input line to the high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine. The claimed technical solution provides increased reliability of the fuel equipment of a marine diesel engine. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в дизельных установках судов речного и морского флота.The utility model relates to the field of engine building and can be used in diesel installations of river and navy vessels.

Известна термокомпенсирующая топливная система, содержащая бак, топливоподкачивающий насос (ТПН), фильтр грубой очистки топлива, фильтр тонкой очистки топлива, топливоприводы, топливный насос высокого давления (ТНВД), датчик-терморезистор, установленный на входе в топливный насос высокого давления, магистраль слива избыточного топлива, при этом система дополнительно содержит электромагнитный клапан, установленный в магистраль слива избыточного топлива и электрически соединенный через усилитель сигнала с датчиком ТНВД и с источником питания, топливопровод внутреннего контура, соединенный с магистралью слива избыточного топлива перед электромагнитным клапаном и с топливопроводом на входе в ТПН, дроссель, соединенный с топливопроводом внутреннего контура и с топливным баком, теплообменник стабилизации температуры топлива, соединенный первым (топливным) контуром на входе с фильтром тонкой очистки топлива и на выходе с каналом и датчиком температуры топлива ТНВД, а вторым контуром соединенный на входе с термостатом входа, который соединен с трубопроводом охлаждающей жидкости, выходящей из компрессора тормозной системы и дополнительно соединен трубопроводом с патрубком выхода охлаждающей жидкости из котла предпускового подогревателя, на выходе соединенный с термостатом выхода, который соединен трубопроводом с расширительным бачком системы охлаждения и дополнительно соединен трубопроводом с патрубком входа охлаждающей жидкости котла предпускового подогревателя, содержащего датчик включения и датчик температуры, электрически соединенных с блоком управления электрической схемы предпускового подогревателя (ПМ РФ №120150, МПК F02M 53/00, опубл. 10.09.2012).Known temperature-compensating fuel system containing a tank, fuel priming pump (TPN), fuel pre-filter, fuel fine filter, fuel drives, high pressure fuel pump (TNVD), a thermistor installed at the inlet to the high pressure fuel pump, excess discharge line fuel, while the system additionally contains an electromagnetic valve installed in the drain line of excess fuel and electrically connected through a signal amplifier with a fuel injection pump sensor and a source itania, the internal circuit fuel line connected to the excess fuel drain line in front of the solenoid valve and the fuel line at the inlet to the fuel supply pipe, the throttle connected to the internal circuit fuel line and the fuel tank, the fuel temperature stabilization heat exchanger connected to the first (fuel) circuit at the filter inlet fine fuel cleaning and at the outlet with the channel and the fuel temperature sensor of the injection pump, and the second circuit connected at the inlet to the inlet thermostat, which is connected to the cooling pipe the fluid leaving the compressor of the brake system and is additionally connected by a pipe to the coolant outlet pipe from the pre-heater boiler, at the output connected to an output thermostat, which is connected by a pipe to the expansion tank of the cooling system and is additionally connected by a pipe to the coolant inlet pipe of the pre-heater boiler, containing an on sensor and a temperature sensor electrically connected to the control unit of the electric circuit prestarting a heater (PM RF №120150, IPC F02M 53/00, publ. 09/10/2012).

Данное устройство отличается неоправданной сложностью и непременимо для топливных систем судовых энергетических установок, так как последние не содержат в своем составе компрессора тормозной системы и являются многотопливными.This device is unjustifiably complex and indispensable for the fuel systems of marine power plants, since the latter do not contain a brake system compressor and are multi-fuel.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для охлаждения топлива двигателя, примененное в системе топливоотдачи многотопливного двигателя, которое включает теплообменник, использующей в качестве хладагента воду из низкотемпературного контура системы, охлаждающей дизельный двигатель, фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления (ТНВД). Для понижения температуры топлива, а, следовательно, для повышения вязкости, в устройстве используется хладагент в виде воды низкотемпературного контура охлаждения главного двигателя (пат. РФ № 2546909, МПК F02M 43/00, 31/00; F02D 19/08, 41/00, опубл. 10.04.2015).Closest to the claimed technical solution is a device for cooling engine fuel used in the fuel transfer system of a multi-fuel engine, which includes a heat exchanger that uses water from the low-temperature circuit of the system cooling the diesel engine, a fine filter and a high pressure fuel pump (LHF) as a coolant. To lower the temperature of the fuel, and therefore to increase the viscosity, the device uses a refrigerant in the form of water of the low-temperature cooling circuit of the main engine (US Pat. RF No. 2546909, IPC F02M 43/00, 31/00; F02D 19/08, 41/00 published on 04/10/2015).

Однако это изобретение имеет ряд недостатков. However, this invention has several disadvantages.

При применении в судовых дизелях вязкость низкосернистых маловязких топлив должна быть не ниже 2 сСт. Иначе значительно возрастает износ топливной аппаратуры (Guidelines on Operation on Distillate Fuels//Service letter SL09-515/CXR MAN Diesel. – 5c.When used in marine diesel engines, the viscosity of low-sulfur low-viscosity fuels should be at least 2 cSt. Otherwise, the wear and tear of the fuel equipment will increase significantly (Guidelines on Operation on Distillate Fuels // Service letter SL09-515 / CXR MAN Diesel. - 5c.

В настоящее время в соответствии с требованиями VI Приложения к конвенции МАРПОЛ 73/78 в зонах контролях за выбросами соединений серы для морских судов (SECA - SO_x Emission Control Areas) необходимо применять топливо с содержанием серы менее 0,1%. Применение низкосернистых топлив в сочетании с их низкой вязкостью резко интенсифицирует износ топливной аппаратуры. Вследствие чего, значительно снижаются мощность и экономичность работы двигателя (И.Ф. Крылов, В.Е. Емельянов, Е.А. Никитина, Б.Н. Вижгородский, К.Б. Рудяк, Малосернистые дизельные топлива: плюсы и минусы. Химия и технология топлив и масел, 2005. – №6. – С. 3–6).Currently, in accordance with the requirements of the VI Annex to MARPOL 73/78, in marine emission control zones for sulfur compounds (SECA - SO _x Emission Control Areas) it is necessary to use fuel with a sulfur content of less than 0.1%. The use of low sulfur fuels in combination with their low viscosity dramatically intensifies the wear of fuel equipment. As a result, the power and efficiency of the engine are significantly reduced (I.F. Krylov, V.E. Emelyanov, E.A. Nikitina, B.N. Vizhgorodsky, K.B. and technology of fuels and oils, 2005. - No. 6. - S. 3-6).

Авторами заявляемой полезной модели установлено, что чем выше вязкость особенно низкосернистых топлив, тем ниже износ топливной аппаратуры. Поэтому вязкость топлива перед ТНВД должна иметь как можно большие значения. Следует также отметить, что при эксплуатации судовых энергетических установок в тропических широтах температура воздуха в машинно-котельном отделении нередко достигает 40–45°С. При этом температура дистиллятных топлив составляет 45–50°С и соответственно их вязкость может быть ниже чем 2 сСт.The authors of the claimed utility model found that the higher the viscosity of especially low-sulfur fuels, the lower the wear of the fuel equipment. Therefore, the viscosity of the fuel in front of the high pressure fuel pump should be as high as possible. It should also be noted that during the operation of ship power plants in tropical latitudes, the air temperature in the machine-boiler compartment often reaches 40–45 ° С. At the same time, the temperature of distillate fuels is 45–50 ° С and, accordingly, their viscosity can be lower than 2 cSt.

Однако устройство для охлаждения в известном техническом решении не позволяет достичь требуемого результата, т.к. температура воды низкотемпературного контура поддерживается равной 32–34 С. Эффективность теплообменника (перепад температур между охлаждающей водой и охлаждаемой жидкостью, выходящей из теплообменника, составляется 5–7°С) [Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Бажан, Г. Е. Каневец. В. М. Селиверстов. – М.: Машиностроение, 1989.– 200 с.]. В результате температура топлива на выходе из теплообменного аппарата не может быть ниже 37–40 С, а, следовательно, добиться существенного снижения вязкости не удастся, и, как следствие, устройство не позволит обеспечить надежность работы топливной аппаратуры дизельного двигателя. However, the cooling device in the known technical solution does not allow to achieve the desired result, because the water temperature of the low-temperature circuit is maintained equal to 32–34 ° C. The efficiency of the heat exchanger (the temperature difference between the cooling water and the cooled liquid leaving the heat exchanger is 5–7 ° C) [Reference for heat exchangers / P. I. Bazhan, G. E. Kanevets. V. M. Seliverstov. - M.: Mechanical Engineering, 1989.– 200 p.]. As a result, the temperature of the fuel at the outlet of the heat exchanger cannot be lower than 37–40 C, and, therefore, it will not be possible to achieve a significant decrease in viscosity, and, as a result, the device will not allow ensuring the reliability of the fuel equipment of the diesel engine.

Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение надежности работы топливной аппаратуры дизельного двигателя, за счет увеличения вязкости топлива перед двигателем до максимально допустимого значения. Максимально допустимое значение вязкости контролируется по прозрачности топлива, до его помутнения.The technical problem solved by the proposed utility model is to increase the reliability of the fuel equipment of a diesel engine by increasing the viscosity of the fuel in front of the engine to the maximum allowable value. The maximum allowable viscosity value is controlled by the transparency of the fuel, until it becomes cloudy.

Техническая проблема решается тем, что в известном устройстве для охлаждения дистиллятного топлива судового дизельного двигателя, содержащем теплообменник для охлаждения топлива, фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления (ТНВД), согласно полезной модели, в качестве теплообменника для охлаждения топлива установлена одноконтурная абсорбционная холодильная машина (АБХМ), использующая воду высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя, при этом выход АБХМ соединен с судовым дизельным двигателем через фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления, а перед фильтром тонкой очистки установлен датчик прозрачности топлива, который, в свою очередь, соединен с АБХМ через блок управления и поворотную заслонку, снабженную электроприводом и установленную на входе в АБХМ на линии входа воды от высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя. The technical problem is solved by the fact that in the known device for cooling the distillate fuel of a marine diesel engine containing a heat exchanger for cooling fuel, a fine filter and a high pressure fuel pump (TNVD), according to a utility model, a single-circuit absorption refrigeration machine is installed as a heat exchanger for cooling fuel (ABHM) using water from a high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine, while the output of the ABXM is connected to the marine diesel engine through a fine filter and a high-pressure fuel pump, and a fuel transparency sensor is installed in front of the fine filter, which, in turn, is connected to the ABXM through a control unit and a rotary damper equipped with an electric actuator and installed at the inlet of the ABXM on the water inlet line from the high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine.

На вход АБХМ подается низкосернистое маловязкое дистиллятное топливо для охлаждения.The low-viscosity low-viscosity distillate fuel for cooling is fed to the input of the ABXM.

Применение в полезной модели АБХМ позволяет повысить вязкость дистиллятного топлива до максимально допустимого значения, так как температура её хладагента может достигать даже отрицательных температур. В результате применения холодильной машины в виде АБХМ, в конечном результате, значительно повышает надежность работы топливной аппаратуры судового дизельного двигателя.The use of ABCHM in a utility model makes it possible to increase the viscosity of distillate fuel to the maximum permissible value, since the temperature of its refrigerant can reach even negative temperatures. As a result of the use of a refrigeration machine in the form of ABHM, in the final result, it significantly increases the reliability of the fuel equipment of a marine diesel engine.

Кроме того, использование АБХМ, работающей на теплоте охлаждающей воды высокотемпературного контура судового дизельного двигателя, позволяет достичь следующих положительных результатов:In addition, the use of ABHM, operating on the heat of cooling water of the high-temperature circuit of a marine diesel engine, allows to achieve the following positive results:

– экономии топливно-энергетических ресурсов, так как для выработки одинакового количества холода АБХМ требуется электрическую мощность на 25 раз меньше, чем у компрессорной холодильной машины [Абсорбционная холодильная установка [Электронный ресурс, Режим доступа: http://www.manbw.ru/analitycs/absorbtion_chillers_absorptive_refrigerators-ABHM.html];- saving fuel and energy resources, since to produce the same amount of cold ABXM requires electric power 25 times less than that of a compressor refrigeration machine [Absorption refrigeration unit [Electronic resource, Access mode: http://www.manbw.ru/analitycs /absorbtion_chillers_absorptive_refrigerators-ABHM.html];

– возможность работы за счет утилизации теплоты охлаждающей воды высокотемпературного контура судового дизельного двигателя.- the ability to work due to the utilization of the heat of the cooling water of the high-temperature circuit of a marine diesel engine.

Установка датчика прозрачности позволяет предотвратить достижения топливом температуры помутнения, при которой образуются кристаллы парафинов, вследствие чего, возможна блокировка фильтра тонкой очистки и остановка двигателя. The installation of a transparency sensor prevents the fuel from reaching a cloud point at which paraffin crystals are formed, as a result of which a fine filter can be blocked and the engine stopped.

Использование блока управления обеспечивает возможность регулирования расхода горячей воды из высокотемпературного контура системы охлаждения дизельного двигателя и тем самым позволяет поддерживать температуру топлива, обеспечивающую поддержание вязкости топлива на максимально допустимом уровне (не допуская его помутнения). В свою очередь, изменение пропуска горячей воды через АБХМ позволяет регулировать её холодопроизводительность. The use of the control unit provides the ability to control the flow of hot water from the high-temperature circuit of the diesel engine cooling system and thereby maintains the temperature of the fuel, ensuring that the viscosity of the fuel is maintained at the maximum acceptable level (avoiding turbidity). In turn, changing the flow of hot water through the ABXM allows you to adjust its cooling capacity.

Блок управления управляет работой поворотной заслонки, которая электрически связана с данным блоком. Блок управляет заслонкой, изменяя её проходное сечение, что меняет холодопроизводительность АБХМ, чем больше проходное сечение, тем больше расход горячей воды из высокотемпературного контура системы охлаждения дизельного двигателя, выше холодопроизводительность, а, следовательно, ниже температура топлива, выше его вязкость и наоборот.The control unit controls the operation of the rotary damper, which is electrically connected to this unit. The unit controls the damper by changing its bore, which changes the cooling capacity of the ABXM, the larger the bore, the greater the flow of hot water from the high-temperature circuit of the diesel engine cooling system, the higher the cooling capacity, and therefore lower the temperature of the fuel, its higher viscosity and vice versa.

Таким образом, заслонка позволяет поддерживать необходимую вязкость топлива, что, в конечном результате, положительно влияет на работу судового дизельного двигателя. Thus, the valve allows you to maintain the necessary viscosity of the fuel, which, in the final result, has a positive effect on the operation of a marine diesel engine.

Заявляемое устройство иллюстрируется схемой, представленной на фигуре, где 1 – одноконтурная АБХМ, 2- судовой дизельный двигатель, 3 – фильтр тонкой очистки, 4 – ТНВД, 5 – датчик прозрачности; 6 – блок управления; 7 – поворотная заслонка.The inventive device is illustrated by the diagram shown in the figure, where 1 is a single-circuit ABXM, 2 is a marine diesel engine, 3 is a fine filter, 4 is a high-pressure fuel pump, 5 is a transparency sensor; 6 - control unit; 7 - rotary damper.

Устройство для охлаждения дистиллятного топлива судового дизельного двигателя содержит одноконтурную АБХМ 1, использующую тепло охлаждающей воды высокотемпературного контура судового дизельного двигателя 2, при этом выход АБХМ 1 соединен с судовым дизельным двигателем 2 через датчик прозрачности 5, фильтр тонкой очистки 3, ТНВД 4; в свою очередь, датчик прозрачности 3 подсоединен к АБХМ 1 через блок управления 6 и поворотную заслонку 7, снабженную электроприводом (на чертеже не обозначен) и установленную на входе в АБХМ на линии входа воды от высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя 2. A device for cooling the distillate fuel of a marine diesel engine contains a single-circuit ABXM 1 using heat from the cooling water of a high-temperature circuit of a marine diesel engine 2, while the output of the ABXM 1 is connected to the marine diesel engine 2 through a transparency sensor 5, fine filter 3, high-pressure fuel pump 4; in turn, the transparency sensor 3 is connected to the ABXM 1 through the control unit 6 and the rotary damper 7, equipped with an electric drive (not indicated in the drawing) and installed at the inlet of the ABXM on the water inlet line from the high-temperature cooling circuit of the marine diesel engine 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При переходе судового дизельного двигателя 2 на работу на дистиллятное топливо (ДТ), топливо поступает на вход АБХМ 1. Поскольку в начале работы ДТ на выходе из АБХМ 1 имеет высокую температуру и абсолютно прозрачно, то датчик прозрачности 5 передает сигнал об отсутствии помутнения ДТ в блок управления 6. На основании этого сигнала блок управления полностью открывает поворотную заслонку 7. В результате, из высокотемпературного контура системы охлаждения дизельного двигателя 2 горячая вода поступает в АБХМ 1, которая, вследствие этого, начинает свою работу, охлаждая ДТ. После использования в АБХМ 1, вода высокотемпературного контура системы охлаждения дизельного двигателя 2 возвращается обратно в систему. Датчик прозрачности топлива 5 контролирует прозрачность ДТ на выходе из АБХМ 1. Как только температура топлива станет ниже температуры помутнения, сигнал об этом от датчика прозрачности 5 поступает в блок управления 6, тот, в свою очередь, начинает управлять поворотной заслонкой 7. За счет изменения угла поворота уменьшается её проходное сечение, что приводит к уменьшению подачи горячей воды из высокотемпературного контура системы охлаждения дизельного двигателя 2 в АБХМ 1, тем самым уменьшается его холодопроизводительность, т.е. увеличивает температуру её хладагента. В результате, температура ДТ растет. Как только датчик прозрачности топлива 5 зафиксирует отсутствие помутнения топлива, сигнал от него поступает в блок управления 6, и последний перестает изменять проходное сечение поворотной заслонки 7. Это позволяет поддерживать максимально допустимое значение вязкости таким, чтобы топливо всегда было прозрачное и не достигало температуры помутнения. Таким образом, происходит поддержание вязкости топлива на максимальном допустимом уровне при работе на ДТ, тем самым, обеспечивается минимально возможный износ прецизионных пар топливной аппаратуры.When the ship’s diesel engine 2 switches to distillate fuel (DT), the fuel enters the input of the ABXM 1. Since at the beginning of the operation the diesel engine at the exit from the ABXM 1 has a high temperature and is absolutely transparent, the transparency sensor 5 transmits a signal that there is no turbidity control unit 6. Based on this signal, the control unit completely opens the rotary damper 7. As a result, from the high-temperature circuit of the cooling system of the diesel engine 2, hot water enters the ABHM 1, which, therefore, starts his work, cooling DT. After use in the ABXM 1, the water of the high-temperature circuit of the cooling system of diesel engine 2 is returned to the system. The fuel transparency sensor 5 controls the transparency of the diesel fuel at the outlet of the ABXM 1. As soon as the fuel temperature falls below the cloud point, a signal about this from the transparency sensor 5 enters the control unit 6, which, in turn, starts controlling the rotary valve 7. of the angle of rotation, its flow cross section decreases, which leads to a decrease in the supply of hot water from the high-temperature circuit of the cooling system of diesel engine 2 to ABHM 1, thereby reducing its cooling capacity, i.e. increases the temperature of its refrigerant. As a result, the temperature of the diesel fuel increases. As soon as the fuel transparency sensor 5 detects the lack of turbidity of the fuel, the signal from it arrives at the control unit 6, and the latter stops changing the flow area of the rotary valve 7. This allows maintaining the maximum permissible viscosity so that the fuel is always transparent and does not reach the cloud point. Thus, the viscosity of the fuel is maintained at the maximum acceptable level when working on diesel fuel, thereby ensuring the minimum possible wear of precision pairs of fuel equipment.

Claims (1)

Устройство для охлаждения дистиллятного топлива судового дизельного двигателя, включающее теплообменник для охлаждения топлива, фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления, отличающееся тем, что в качестве теплообменника для охлаждения топлива установлена одноконтурная абсорбционная холодильная машина (АБХМ), использующая воду высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя, при этом выход АБХМ соединен с судовым дизельным двигателем через фильтр тонкой очистки и топливный насос высокого давления, а перед фильтром тонкой очистки установлен датчик прозрачности топлива, который, в свою очередь, соединен с АБХМ через блок управления и поворотную заслонку, снабженную электроприводом и установленную на входе в АБХМ на линии входа воды от высокотемпературного контура охлаждения судового дизельного двигателя.A device for cooling the distillate fuel of a marine diesel engine, including a heat exchanger for cooling fuel, a fine filter and a high-pressure fuel pump, characterized in that a single-circuit absorption refrigeration machine (ABHM) using water from a high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine is installed as a heat exchanger for cooling fuel engine, while the output of the ABXM is connected to the marine diesel engine through a fine filter and a high-pressure fuel pump tions, and before a fine filter mounted fuel transparency sensor, which, in turn, is connected to the control unit through ABHM and a butterfly valve equipped with actuator and mounted at the inlet of ABHM water input line to the high-temperature cooling circuit of a marine diesel engine.

Images