книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

ные изменения, происходящие в топливе при понижении его темпе­ ратуры, состоят в выпадении кристаллов высокоплавких парафи­ новых углеводородов и образовании решетки из кристаллов пара­ фина при температуре помутнения; в выпадении кристаллов льда из воды, растворенной в топливе, и появлении при температурах, близких к температуре застывания, структурной вязкости, при ко­ торой основная масса топлива переходит в коллоидальное состояние. При неблагоприятных низкотемпературных свойствах необходимы устройства для подогрева топлива при погрузке, хранении и пере­ качке.

Испаряемость. Характеризует поведение легких фракций топ­ лива при хранении его в отсеках и цистернах, особенно при его по­ догреве. Легкие погоны способствуют потере топлива при испаре­

чествах вода является катализатором процесса горения. Однако большое содержание влаги приводит к заметному уменьшению теп­ лоты сгорания топлива и к опасности появления в холодное время года ледяных пробок в трубопроводах. Поэтому необходимы устрой­ ства для ее удаления. Твердые примеси в топливе (песок, пыль,

новок, так как он оказывает влияние на процесс горения топлива, пусковые качества дизеля и на быстроту износа деталей цилиндропоршневой группы. В частности, облегчение фракционного состава повышает жесткость работы и износ топливной аппаратуры, а утя­ желение его ухудшает запуск двигателя и увеличивает удельный расход топлива.

Склонность топлива к нагарообразованию. Имеет существенное значение для установок всех типов. Наиболее чувствительны к нага­ рообразованию дизельные и газотурбинные установки. В дизелях отложения нагара вызывают закоксование распылителей форсунок, потерю подвижности поршневых колец, увеличение трения, и не­ редко, задиры поршней. В газовых турбинах нагар искажает фронт и структуру пламени, вызывает коробление камер сгорания и кор­

ров серной кислоты и коррозионного действия самого топлива. Особенно вредна сера, содержащаяся в топливе в виде растворенного сероводорода, вследствие высоких коррозионных свойств и повышен­ ной склонности к образованию нагара и лаковых отложений. Использование топлив, содержащих большой процент-серы (до 3%), требует специальной топливоподготовки, внесения изменений в кон­ струкцию двигателя и других мероприятий.

210

Цетановос число. Характеризует пригодность топлива для ди­ зелей, так как определяет время, необходимое на процессы физикохимической подготовки топлива к воспламенению. Цетановое число топлив, применяемых в паро- и газотурбинных установках, не ли­ митируют, поскольку процесс сгорания топлива в этих установках является непрерывным.

Выбор сорта (марки) топлива производят, руководствуясь су­ ществующим сортаментом отечественных топлив соответственно осо­ бенностям парогенераторов, главных и вспомогательных двигателей.

Для парогенераторов пригодны топлива типа мазутов. По ГОСТ 10585—63 выпускаются топлива Ф5, Ф12 и 40, по ГОСТ 1626—57 — флотские мазуты 12 и 20. Мазуты Ф5, Ф12 и флотские 12 и 20 имеют сравнительно невысокую вязкость, низкую температуру застывания и невысокое содержание серы, золы и влаги. Топлива для пароге­ нераторов должны подогреваться для уменьшения вязкости и улуч­ шения распыливания.

Для дизелей повышенной оборотности и высокооборотных наи­

нее и ДС — специальное. Топлива ДА, Д З и ДЛ отличаются главным образом температурой застывания.

Для малооборотных дизелей выпускают моторные топлива ма­ рок ДТ и ДМ (ГОСТ 1667—68), отличающиеся температурами за­ стывания, вязкостью, содержанием серы и примесей.

Для среднеоборотных дизелей используют дизельные и мотор­ ные сорта топлив. В ГТУ обычно применяют дизельные топлива по ГОСТ 4749—49, обеспечивающие качественный распыл топлива и полное его сгорание без чрезмерного нагарообразования и корро­ зии лопаток турбин.

Высокая стоимость дизельных топлив побуждает искать воз­ можность сжигания в ГТУ моторных и более тяжелых сортов топ­ лив. Основной причиной, препятствующей их использованию, яв­ ляется коррозия и отложения в проточной части турбин, обуслов­ ленные содержанием в тяжелом топливе ванадия, натрия и кальция. Натрий и кальций являются основной причиной отложений, а ва­ надий, образующий при горении окислитель V 2 0 5 , — основной причиной коррозии лопаток турбин. Использование топлив, содер­ жащих ванадий, натрий и кальций, возможно только после специаль­ ной их обработки.

Трубопроводы топливной системы в зависимости от их основного назначения целесообразно подразделить на приемно-перекачиваю- щий, расходно-топливный, трубопровод топливных сепараторов, дренажный и 'трубопровод обогревания подогревателей топлива.

Приемно-перекачивающий топливный трубопровод. Этот трубо­ провод служит для приема топлива на судно и распределения его по отсекам — топливохранилищам, для перекачки топлива из отсека в отсек и выдачи топлива на палубу.

Погрузка топлива на суДно, как правило, производится несу­ довыми средствами с берега или с наливной баржи. Для приема топлива на палубе или под палубой прокладывается постоянный трубопровод с приемными отростками, выведенными к обоим бортам. Перебрасываемые на борт гибкие погрузочные шланги крепят к приемным отросткам при помощи струбцин или штуцеров в зави­

ливные отсеки большой емкости (диптанки), расположенные вне двойного дна, могут иметь автономные приемные устройства в виде палубных наливных втулок.

Топливные отсеки-хранилища оборудуют воздушными трубами, измерительными устройствами, лазами для осмотра и очистки, а также змеевиковыми подогревателями для общего и местного по­ догрева топлива.

Воздушные трубы выводят из верхних точек отсеков на верхнююили другие палубы, находящиеся выше палубы переборок, в удоб­ ные и безопасные в пожарном отношении места. Концы воздушных труб обычно загибают в виде «гуська» и снабжают противопожар­ ными сетками.

Для измерения количества топлива в отсеках используют изме­ рительные трубы с размеченными для каждого отсека футштоками или другие указатели уровня. Если топливо хранят в большом ко­ личестве отсеков, трудно доступных для наблюдения, то измерения уровня централизуют. На кораблях отсеки запасного топлива за­ полняют полностью, а контроль за уровнем ведется одним из спосо­ бов, указанных ниже.

На рис. 140, а топливо направляют в погрузочную цистерну, откуда оно распределяется по отсекам. Положение погрузочной цистерны должно обеспечивать полное заполнение отсеков запаса топлива с частичным поступлением его в их воздушные трубы. Опрессовка цистерны топливом исключается благодаря наличию в погру­ зочной цистерне поплавкового клапана, отсекающего поступление топ­ лива в погрузочную цистерну на заданном уровне. Внутрикорабельная перекачка топлива ведется также через погрузочную цистерну.

По схемам 140, бив принимаемое топливо поступает непосред­ ственно в отсеки. Контроль за поступлением ведется соответственно по указательным приборам, установленным на контрольных цистер­ нах, или по движению топлива в переливной трубе, куда оно посту­ пает при заполнении отсеков из специальной коробки переполнения. Положение последней определяет наибольший напор в топливных отсеках.

В дизельных установках, работающих на тяжелом топливе, для легкого топлива имеются отдельные отсеки. Отдельные отсеки топ­ лива для вспомогательных парогенераторов имеются только на круп­ ных танкерах с парогенераторами большой производительности. На сухогрузных судах вспомогательные парогенераторы обычно работают на том же топливе, что и главные двигатели.

212

Для перекачки топлива из отсека в отсек и выдачи топлива за борт на судне имеется не менее двух насосов, из которых один ре­ зервный. В качестве резервного может быть использован насос се­ паратора топлива.

При перекачке тяжелого вязкого топлива, особенно парафинистого, необходим его подогрев в отсеках-хранилищах. Для этой цели вокруг приемника перекачивающего трубопровода проклады­ вают змеевиковый подогреватель. Такими подогревателями, способ­ ными создать концентрированный местный подогрев, можно огра­ ничиться только в том случае, если топливо в отсеке может подте­ кать к приемнику по мере выкачивания. В противном случае необ­ ходим еще и общий подогрев топлива в отсеке, для чего обычно при-

Рис. 141. Схема приемно-перекачивающего топливного трубопровода с групповым управлением.

меняют плоские змеевики. Температура подогрева топлива в отсе­ ках-хранилищах должна быть ниже температуры воспламенения паров топлива не менее чем на 15° С.

Управление приемом и перекачкой топлива может быть центра­ лизованным, групповым и комбинированным. В первом случае пе­ рекачивающие насосы и управляемая арматура расположены в ма­ шинном отделении (удобство в управлении, но большая протяжен­ ность труб), во втором случае — в разных помещениях (короткий трубопровод, но неудобное управление), в третьем — перекачиваю­

На рис. 141 показана схема приемно-перекачивающего топлив­ ного трубопровода с групповым управлением сухогрузного судна. Принимаемое топливо пропускается через фильтр и поступает к при- емно-напорной клапанной коробке 3 и затем направляется в отсекихранилища 1, 5 я 6. Перекачка топлива из отсека в отсек и выдача его на палубу производится перекачивающим насосом 4 через ко­ робку 3. В каждый отсек проведена одна труба, служащая для налива и выкачки топлива. Кормовые и носовые отсеки обслуживаются

214

групповыми коробками 2. При групповом управлении трубопрово­ дами в известной степени сочетаются положительные особенности централизованного и децентрализованного способов управления.

Трубопроводы топливных сепараторов. Схема трубопроводов сепарационной установки для легкого (дизельного) топлива приве­ дена на рис. 142.

В дизельных и газотурбинных установках, работающих на тя­ желом топливе, содержащем повышенное количество воды и меха­

ции (в основном для отделения воды), а затем кларификации (в основ­ ном для отделения механических примесей), либо при уменьшенной скорости сепарации параллельно двумя сепараторами, настроен­ ными на режим пурификации. При этом иногда в сепарируемое топливо вводят горячую воду для улучшения его промывки от меха­ нических загрязнений. По опытным данным, при параллельной рабо­ те двух сепараторов производительность установки увеличивается на 15—25% в сравнении с производительностью двух сепараторов, включенных последовательно.

Расходно-топливный трубопровод. Служит для наполнения топ­ ливом расходно-отстойных цистерн и для подвода топлива из рас­ ходных цистерн к топливным насосам двигателей и парогенераторов. Заполнение цистерн производят топливным насосом сепараторов или специальным насосом небольшой производительности.

Расходные или расходно-отстойные цистерны топлива для ди­ зелей, газотурбинных двигателей и вспомогательных парогенера­ торов располагают обычно выше уровня топливных насосов, вслед­ ствие чего в приемных магистралях подкачивающих насосов созда­ ется подпор, позволяющий установить грубый фильтр между цистерной и насосом. Необходимый подпор в приемных трубопрово­ дах главных топливных насосов для парогенераторов не всегда мо­ жет быть обеспечен. Поэтому в ПТУ топливные фильтры устанавли­ вают на нагнетательной линии насоса.

Расходные и отстойные цистерны оборудуют подогревателями змеевикового типа. Цистерны включают в работу поочередно: пока топливо расходуют из одной цистерны, в другой происходит допол­ нительный отстой топлива. Контроль за уровнем топлива в цистер­ нах обычно ведут по указательным приборам поплавкового типа. При установке измерительных колонок со стеклянными трубками последние отделяют от цистерн автоматическими запорными клапа­ нами.

Расходные клапаны — быстрозапорные, имеют приводы, вы­ водимые на открытую палубу или в коридор, для отключения рас­

цистерны оборудуют также переливными и воздушными трубами, горловинами или лазами для внутреннего осмотра, очистки и ре­ монта. Воздушные трубы из расходных и отстойных цистерн выводят

215

на открытую палубу либо присоединяют к воздушным трубам больших топливных отсеков.

На рис. 144 представлена схема расходно-топливного трубопро­ вода ПТУ сухогрузного судна. Топливо находится в бункере / и расходно-топливных цистернах 2. Из расходно-топливных цистерн, работающих попеременно, топливо самотеком подводится к насо­ сам 10, на приемной линии которых установлен фильтр 11. На на­ порных линиях насосов установлены нагруженные клапаны 9, пе­ репускающие часть топлива во всасывающую линию насосов в слу­ чае повышения давления сверхдопустимого. Насосы 10 подают топливо через конденсатный подогреватель 8, один из паровых по­ догревателей 6 к фильтрам 5, после чего топливо поступает к золот­ нику регулировки горения, установленному в блоке пультов авто­ матического регулирования парогенераторов. Перед каждым пуль­ том на подводящем топливо трубопроводе установлен быстрозапорный клапан с тросиковым приводом с палубы на случай экстренного

115° С. Регулирование температуры производят подачей большего или меньшего количества пара к подогревателям 6. Растопку паро­ генераторов производят растопочным насосом 4, принимающим лег­ кое (дизельное) топливо из цистерны 7, расположенной в шахте машинного отделения. Перед остановкой парогенераторы работают некоторое время на дизельном топливе для того, чтобы трубопроводы, подходящие к пульту и к парогенератору, были заполнены мало­ вязким топливом. Наполнение цистерны 7 дизельного топлива про­ изводят с палубы через палубную втулку. В случае переполнения излишек стекает по переливной трубе в цистерну 3.

Расход топлива контролируется нефтемерами, расположенными

Для контроля давлений и температур на трубопроводе установ­ лены манометры и термометры; для наблюдения за состоянием филь­

На рис. 145 показана схема расходно-топливного трубопровода дизельной установки, работающей на легком топливе.

Топливо из цистерны 2 может поступать к главному двигателю с двух уровней. Питание с верхнего уровня обеспечивает подачу более чистого топлива. Подкачивающий насос 7 подает топливо че­ рез фильтры 6 к топливным насосам высокого давления 5 на двига­ теле. Если давление топлива перед фильтрами чрезмерно возрастает, перепускные клапаны на насосах перепускают часть топлива в при­ емную линию.

Вспомогательные двигатели получают топливо из расходной

217