Применение водотопливных эмульсий для увеличения срока эксплуатации судовых дизелей

• Автор: Мироненко, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 283 с. : ил.

Глава 1. Постановка задачи исследования
1.1. Основные проблемы речного флота, связанные с расходом топлива и смазочного масла. Выбор метода решения этих проблем
1.2. Обзор и анализ методов интенсификации процесса сгорания топлива.
Выбор наиболее приемлемого для СЭУ
1.3. Обзор и анализ работ по применению ВТЭ в дизелях. Проблемы,
связанные с переводом СЭУ на этот вид топлива
1.4. Выводы по обзору. Постановка задач исследования
Глава 2. Термический и индикаторный КПД дизеля при работе на водотошшвной эмульсии
2.1. Изменение термического КПД дизеля при его переводе на эмульгированное топливо
2.2. Изменение индикаторного КПД дизеля при его переводе на ВТЭ
2.3. Основные результаты исследования. Выводы
Глава 3. Теплофизические основы процесса тепломассообмена капель ВТЭ
3.1. Физико-математическая модель процесса тепломассообмена капель ВТЭ
3.2. Апробация численного метода расчёта процесса тепломассообмена капель ВТЭ
3.3. Анализ результатов вычислительного эксперимента
3.4. Основные результаты исследования. Выводы
Глава 4. Исследование особенностей сгорания ВТЭ в дизелях
4.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения опытов
4.2. Некоторые особенности сгорания водотопливной эмульсии дизельного топлива
4.3. Исследование влияния давления впрыскивания топлива на основные показатели дизеля 6ЧН 18/22, работающего на ВТЭ
4.4. Основные результаты исследования. Выводы
Глава 5. Результаты экспериментального исследования влияния ВТЭ на показатели рабочего процесса дизелей, работающих в нештатных условиях эксплуатации
5.1. Экспериментальные установки и методы исследований
5.1.1. Описание экспериментальных стендов
5.1.2. Приборы и оборудование
5.1.3. Обработка материалов исследования
5.1.4. Методика проведения исследований

5.2. Результаты исследований и их анализ
5.2.1. Применение ВТЭ в дизелях с изношенными деталями ЦПГ
5.2.2. Применение ВТЭ в дизелях, работающих на режимах перегрузки
5.2.3. Применение ВТЭ в дизелях, работающих на тяжёлых сортах топлива
5.4. Основные результаты исследования. Выводы
Глава 6. Особенности работы топливной системы дизеля на ВТЭ
6.1. Исследование процессов фильтрования ВТЭ
6.2. Некоторые аспекты надёжности эксплуатации судовых дизелей на водотошшвной эмульсии
6.3. Определение содержания водной фазы в эмульсии
6.4. Основные результаты исследования. Выводы
Глава 7. Исследование износостойкости основных деталей двигателя при его работе на ВТЭ
7.1. Влияние сажи, содержащейся в смазочном масле, на процесс изнашивания деталей ЦПГ
7.2. Влияние ВТЭ на износостойкость основных деталей дизеля
7.3. Влияние ВТЭ на износостойкость топливной аппаратуры дизеля
7.4. Исследование возможности уменьшения износов деталей двигателей, работающих на ВТЭ
7.5. Основные результаты исследования. Выводы
Заключение
Библиография
Приложения
Актуальность исследований. Одной из проблем, стоящих сегодня особенно остро перед судоходными компаниями России, является старение парка судов. Длительное отсутствие финансирования, сокращение объёмов перевозок привели к тому, что флот с 1989 года практически не обновлялся. Сложившаяся ситуация грозит тяжелыми последствиями для отрасли, так как замена устаревшего флота на современный займет очень много лет и потребует колоссальных финансовых вливаний, а освободившуюся нишу на внутренних перевозках быстро займут зарубежные судоходные компании, активно стремящиеся на внутренний рынок водных путей России.
Выход из сложившейся кризисной ситуации видится в продлении срока эксплуатации судовых дизелей сверх нормативного значения (назначенного ресурса) для того, чтобы дать Судовладельцам возможность увеличить доходную часть бюджетов их судоходных компаний, пароходств и сократить расходную часть. Или, проще говоря, дать им возможность заработать деньги на инвестирование обновления флота. А для этого, в свою очередь, необходимо развивать новые виды перевозок - по малым и боковым рекам Сибири и Дальнего Востока в нефте- и газоносные районы. Характерной особенностью таких рек являются сложные судоходные условия: высокие скорости течения, крутые повороты, перекаты, мелководье и т.п. Эти обстоятельства вынуждают судоводителя часто форсировать двигатели, что, как известно, не способствует увеличению их ресурсных показателей.
Львиную долю стоимости перевозок (около 70%) составляют расходы на топливо и смазочные материалы. Сократить эту расходную статью можно за счёт применения тяжёлых сортов топлива. Стоимость флотского мазута Ф5 почти вдвое меньше дизельного топлива марки Л-0,2. Основной проблемой при переводе дизелей на тяжёлое топливо является ухудшение качества рабочего процесса. Как правило, при этом затягивается процесс сгорания, двигатель начинает дымить, наблюдается перегрев деталей ЦПГ, что в конечном итоге также приводит к увеличению скорости изнашивания.
Следовательно, проблема увеличения срока эксплуатации изношенных двигателей, являющаяся, несомненно, актуальной для нашей страны, требует проведения мероприятий, которые, при минимальных затратах на модернизацию СЭУ, позволят повысить качество рабочего процесса дизелей, а так же обеспечат восстановление изношенных деталей и уменьшение интенсивности их изнашивания в процессе последующей эксплуатации. В качестве таких мероприятий по совершенствованию качества рабочего процесса, позволяющего улучшить экономические, экологические и ресурсные показатели судовых дизелей может послужить применение водотопливных эмульсий (ВТЭ) в сочетании с ремонтно-

Л/Лю
1,05
1,04
1,03
1,02
1,01
1,00
0,99
0,98
0,97

А- - "*
// У У ■
/ У / /■
/ У
А / /
✓

0 0 2 0,4 0 6 0 8
Т| і/ті ІО
1,015 1,010 1,005 1,000 0,995 0,990 0,985 -0,980 0,975

0,2 0,4
0,6 0,Е
Л-0,2
ВТЭ
ВТЭ
ВТЭ
Дфг/ф20
-Л-0,2 -ВТЭ-10 - ВТЭ-20 ВТЭ
-Л-0,2 -ВТЭ-10 ■ВТЭ-20 ■ ВТЭ
0,2 0,4
0,6
0,8 1 Аф2/ір20
Рис. 2.12. Относительное изменение индикаторного КПД в зависимости от уменьшения продолжительности сгорания топлива: а) (р20 = 90 °ПКВ; б)(р20 = 60 °ПКВ; в) (р7й = 40 °ПКВ
Рассмотрим три возможных случая:
- «большая» продолжительность сгорания дизельного топлива