Nguồn năng lượng của động cơ diesel là quá trình đốt cháy nhiên liệu. Là một trong những hệ thống quan trọng nhất của động cơ diesel, hệ thống phun nhiên liệu không chỉ đạt được sự hòa trộn triệt để giữa khí và oxy trong xi lanh mà còn cung cấp nhiên liệu cần thiết cho quá trình đốt cháy.
Chất lượng của hệ thống phun nhiên liệu quyết định trực tiếp đến độ ổn định, tính kinh tế, công suất đầu ra và lượng khí thải của động cơ diesel, cùng với các chỉ số hiệu suất quan trọng khác.
Trong suốt toàn bộ giai đoạn phát triển của động cơ diesel, trạng thái phun nhiên liệu và đốt cháy luôn là trọng tâm nghiên cứu. Thông qua các thí nghiệm và nghiên cứu liên tục, các nhà khoa học đã đạt được những tiến bộ đáng kể.
Trong những năm gần đây, công nghệ thử nghiệm không ngừng phát triển và các phương pháp giám sát toàn diện hơn đã giúp nghiên cứu về động cơ diesel bước vào thời kỳ vàng phát triển nhanh chóng. Mọi người có thể hiểu từng quá trình đốt cháy một cách thuận tiện và trực quan hơn, đồng thời thực hiện tối ưu hóa quá trình đốt cháy có mục tiêu, từ đó đẩy nhanh sự phát triển của động cơ diesel và cải tiến quy trình sản xuất.
Quá trình phun nhiên liệu là một chuỗi những thay đổi phức tạp ở cấp độ vật lý.
Do đặc tính nén của chất lỏng, độ đàn hồi của đường ống -chịu áp suất, lực quán tính của dòng nhiên liệu và hiệu ứng điều tiết của hệ thống, những thay đổi vật lý của nhiên liệu trong hệ thống-áp suất cao, tức là quá trình nhiên liệu được vận chuyển từ van đầu ra của bơm phun nhiên liệu đến van kim phun nhiên liệu dưới áp suất cao, bị ảnh hưởng.
Ảnh hưởng của các yếu tố này có thể dẫn đến độ trễ thời gian ở giai đoạn phun và áp suất nhiên liệu không ổn định, càng làm giảm chất lượng phun.
Hiện nay, các hệ thống phun động cơ diesel truyền thống chủ yếu áp dụng hệ thống phun trực tiếp bơm pít tông, với thành phần cốt lõi là bơm phun nhiên liệu. Một bộ phun nhiên liệu hoàn chỉnh thường bao gồm bơm phun nhiên liệu, kim phun nhiên liệu và ống-áp suất cao.
I. Lựa chọn nhiên liệu
Với sự căng thẳng ngày càng tăng của nguồn năng lượng quốc tế, giá nhiên liệu tăng lên đáng kể, tỷ trọng chi phí nhiên liệu trong chi phí vận hành tàu biển ngày càng nặng nề.
Do giá nhiên liệu chất lượng thấp-thấp nên nó được sử dụng rộng rãi và cũng có tác dụng đáng kể trong việc sử dụng hợp lý xăng dầu.
Trong những năm gần đây, cộng đồng quốc tế không ngừng thúc đẩy việc bảo vệ môi trường biển và môi trường khí hậu, nhiều quy định bảo vệ môi trường đã được sửa đổi, đặc biệt là yêu cầu về khí thải đối với từng khu vực hạn chế ngày càng trở nên nghiêm ngặt.
Trong quản lý nhiên liệu, không chỉ cần xem xét khả năng ứng dụng của động cơ diesel mà còn phải tính đến các yêu cầu về tiêu chuẩn khí thải theo quy định của pháp luật. Để đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa các quy định bảo vệ môi trường và lợi ích kinh tế.
1. Độ nhớt
Để tránh tình trạng cháy bất thường và cặn carbon trong động cơ chính, trước tiên cần phải kiểm soát độ nhớt của nhiên liệu cung cấp cho động cơ chính.
Bộ tách dầu hoạt động tốt nhất trong việc tách nhiên liệu có độ nhớt thấp. Trước khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt, các hạt lơ lửng trong nhiên liệu sẽ lắng xuống khiến các bộ phận cơ khí bị kẹt.
Vì vậy, việc tiến hành tách đầy đủ trước khi nhiên liệu đi vào động cơ chính là rất quan trọng.
2. Vật chất hạt xúc tác
Sau một lượng lớn phân tích và thống kê, người ta nhận thấy rằng với sự tiến bộ của công nghệ tinh chế, hàm lượng hạt xúc tác (hạt cứng, thường được gọi là Catafines, chủ yếu bao gồm Si+Al) trong dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp-mới cao hơn so với dầu có hàm lượng lưu huỳnh-cao trước đây và có xu hướng tăng lên.
Nguyên nhân của vấn đề này là do nhiên liệu còn sót lại các hạt xúc tác trong quá trình khử lưu huỳnh và đường kính của các hạt xúc tác đều nhỏ hơn 10μm, ngày càng thu nhỏ. Nếu hàm lượng quá cao sẽ gây mài mòn quá mức, thậm chí bị kẹt các bộ phận như buồng đốt, thiết bị phun nhiên liệu, bơm phun nhiên liệu và kim phun nhiên liệu.
ISO8217/2012 và GB/T17411-2012 quy định rằng hàm lượng nhôm + silicon trong dầu RME180 không được vượt quá 50mg/kg và hầu hết các nhà sản xuất động cơ đều khuyến nghị hàm lượng đầu vào là<15ppm.
Do đó, các yêu cầu cao hơn đã được đặt ra đối với hiệu ứng tách và bộ lọc mịn trước động cơ chính cũng rất quan trọng.
Kết quả thực nghiệm cho thấy, sử dụng phương pháp tách hiệu quả và chính xác có thể làm giảm đáng kể hàm lượng hạt xúc tác và các chất kết tủa vô cơ khác.
Đầu tiên, cần đảm bảo hàm lượng hạt của nhiên liệu trước khi vào động cơ chính thấp đến 15 giờ chiều (tốt nhất là ở mức một chữ số) để đảm bảo an toàn cho động cơ chính.
Hiệu quả tách của máy tách dầu đặc biệt quan trọng. Trong phạm vi hợp lý, nên chọn nhiệt độ tách dầu cao hơn.
Người ta nhận thấy rằng vẫn còn nhiều lĩnh vực cần cải thiện trong quá trình xử lý tách và lọc trên tàu, bao gồm cách phân bổ và sử dụng các thùng dầu cũng như cách vận hành máy tách dầu.
3. Tính ổn định và khả năng tương thích
Sự ổn định trước hết phải đảm bảo tổng lượng trầm tích đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn dầu nhiên liệu hàng hải. Trong quá trình sử dụng nhiên liệu thực tế cần tuân thủ nguyên tắc sử dụng nhiên liệu đã thêm vào trước để tránh việc bảo quản kéo dài.
Trong quản lý hàng ngày, nếu nghi ngờ có sự phân tầng, bước đầu tiên có thể là sử dụng bơm chuyển để tuần hoàn hoàn toàn nhiên liệu trong thùng dầu nhằm đạt được hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất.
Đồng thời, cũng cần chú ý đến sự khác biệt về mật độ và độ nhớt. Một khi có xu hướng phân tầng sẽ dẫn đến sự thay đổi hàm lượng lưu huỳnh, dẫn đến sự phân bố lưu huỳnh trong nhiên liệu không đồng đều, từ đó gây ra hàm lượng lưu huỳnh quá mức.
Tính ổn định và khả năng tương thích có sự khác biệt. Phần trước nhấn mạnh trạng thái vốn có của nhiên liệu, chẳng hạn như dầu pha trộn; phần sau tập trung vào độ ổn định của nhựa đường sau khi trộn nhiên liệu.
Asphaltene không dễ cháy và sẽ kéo dài thời gian cháy sau, gây ra khói đen và làm tăng đáng kể sự hình thành màng sơn hệ thống và cặn cacbon, từ đó dẫn đến mài mòn quá mức.
Một khi tính ổn định và tương thích bị tổn hại, hệ thống nhiên liệu và quá trình đốt cháy của động cơ diesel sẽ rơi vào tình trạng tai hại: nếu nhiên liệu xảy ra sự phân tầng sẽ khiến hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu vượt quá tiêu chuẩn trong quá trình sử dụng, khiến tàu có nguy cơ bị giam giữ.
II. Cấu tạo và đặc điểm làm việc của bơm phun
Thứ hai, hiện tượng bơm dầu cao áp -bị kẹt cũng có thể do môi trường làm việc (tức là đặc điểm của đường bay).
Thứ nhất, từ việc phân tích cấu trúc của cặp piston trong bơm dầu áp suất cao{0}}, khe hở giữa piston và ống bọc phải rất nhỏ (nhà sản xuất yêu cầu là 0,011-0,013mm) để đảm bảo hiệu quả bịt kín.
Khi thi công, nhà sản xuất cũng đã tính đến vấn đề rò rỉ và cho phép một lượng rò rỉ nhất định vì theo cấu tạo của cặp piston có 3 rãnh vòng bên trong ống lót từ trên xuống dưới. Rãnh đầu tiên được nối với đỉnh piston và có chức năng bôi trơn. Rãnh thứ hai và thứ ba lần lượt được nối với các lỗ dọc trục trên thân ống tay áo. Trong số đó, rãnh thứ hai được nối với ống xả động cơ diesel bên ngoài của bơm phun thông qua lỗ trục, và rãnh thứ ba được hướng dẫn sử dụng yêu cầu phải được nối với đường ống dầu bôi trơn khi sử dụng động cơ diesel nhẹ cho động cơ diesel để ngăn động cơ diesel nhẹ rò rỉ vào buồng trục cam. Thông thường, nó được bịt kín bằng nút ống.
Vì vậy, nhiên liệu bị rò rỉ nhẹ sẽ chảy xuống khe hở giữa piston và ống bọc từ đỉnh piston, đầu tiên tập trung ở rãnh vòng thứ nhất, sau đó tiếp tục chảy xuống rãnh vòng thứ hai, đi qua lỗ dọc trục và chảy lên trên ống xả nhiên liệu của động cơ chính, như trong Hình 1.
Hình 1 Kim phun nhiên liệu
Nếu động cơ diesel tiếp tục chạy, nhiên liệu rò rỉ sẽ chảy dần vào đường ống xả.
Con tàu này là một chiếc phà. Do thời gian di chuyển ngắn và thời gian cập bến dài, đồng thời do thân bơm dầu áp suất cao và đường ống xả không được bọc bằng vật liệu cách nhiệt, ngoài ra, trong quá trình vận hành hàng ngày, để kiểm tra tình trạng rò rỉ đường ống và tạo điều kiện cho việc tháo rời và điều chỉnh nhanh chóng bơm phun nhiên liệu khi pít tông bị kẹt, nắp bảo vệ bên ngoài bơm phun nhiên liệu luôn không được lắp đặt.
Điều này dẫn đến việc nhiên liệu rò rỉ dần dần nguội đi trong thời gian{0}không hoạt động và sau đó ngưng tụ trong đường ống. Khi đi thuyền, nhiên liệu rò rỉ khó lọt qua đường ống xả, cuối cùng đường ống xả nhiên liệu bị tắc, nhiên liệu rò rỉ lấp đầy hai rãnh phía trên và tiếp tục chảy xuống dưới, tích tụ ngày càng nhiều ở đáy pít tông, tạo thành các hạt mài mòn, càng làm trầm trọng thêm tình trạng mài mòn của pít tông.
Từ cách bố trí bơm phun nhiên liệu trên động cơ diesel và đường rò rỉ nhiên liệu, đường rò rỉ của nó rất phức tạp và quanh co. Đầu tiên nó chảy xuống dưới, sau đó đi qua nhiều vòng xoắn trước khi đi lên một góc và cuối cùng chảy vào đường ống xả. Hơn nữa, đường ống xả và ống dẫn dầu áp suất cao{2}}được kết nối trong đường ống xả rò rỉ dạng ống thẳng.
Điều này cũng làm tăng tốc độ tích tụ nhiên liệu bị rò rỉ trong đường ống, như trong Hình 2.
Hình 2 Bố trí đường ống xả động cơ diesel
III. Đề xuất quản lý và cải tiến công nghệ
Dựa trên phân tích trên, các đề xuất quản lý và cải tiến kỹ thuật sau đây được đề xuất:
1. Đối với bột xúc tác còn lại trong dầu nhiên liệu trong quá trình tinh chế, thường áp dụng hai phương pháp. Một là sử dụng phụ gia để giảm lượng bột xúc tác còn sót lại trong dầu mazut; cách khác là áp dụng các phương pháp sau:
(1) Thường xuyên xả cặn.
Catafines có tính ưa nước và có thể dễ dàng lắng đọng trong dầu-có độ nhớt thấp và-dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp.
Tuy nhiên, nếu dầu nhiên liệu chứa hàm lượng nước cao sẽ làm cho các hạt xúc tác bị phân tán và lơ lửng trong dầu nhiên liệu, khó lắng.
Tận dụng trọng lượng riêng cao hơn, cặn có thể được thải ra từ đáy thùng dầu, bể lắng, bể sử dụng hàng ngày và giếng thu gom dầu để giảm hàm lượng.
(2) Tận dụng tối đa các đặc tính của hai bộ bể lắng và bể sử dụng hàng ngày và sử dụng luân phiên để đảm bảo đủ lượng lắng.
(3) Sử dụng hai máy tách dầu nhiên liệu để tách dầu nhiên liệu, áp dụng phương pháp nối tiếp là tách nước trước rồi tách tạp chất.
(4) Với tiền đề đảm bảo an toàn, tăng nhiệt độ tách để đảm bảo hiệu quả của thiết bị phân tách;
Tránh tốc độ dòng chảy quá mức để đảm bảo hiệu quả thanh lọc.
(5) Thường xuyên thực hiện vệ sinh bên trong một cách hiệu quả bể chứa dầu nhiên liệu sử dụng hàng ngày và bể lắng cặn.
(6) Thùng chứa nhiên liệu có thể được làm sạch theo kế hoạch bảo dưỡng ụ khô của tàu.
2. Cách nhiệt bơm phun nhiên liệu và ống xả của động cơ diesel.
3. Kết nối riêng đường ống xả nhiên liệu của bơm phun nhiên liệu động cơ diesel và lắp đặt thiết bị chân không. Điều này sẽ hình thành nên áp suất âm trong hệ thống đường ống, nhiên liệu rò rỉ ra khỏi cặp piston sẽ ngay lập tức bị hút đi, không tích tụ ở cặp piston.
4. Lắp đặt bơm đồng nhất ở đầu vào nhiên liệu của động cơ diesel.
5. Trong quá trình khởi động,-hãy di chuyển từng bơm phun nhiên liệu theo cách thủ công để bôi trơn nó. Phương pháp này nhằm kiểm tra độ linh hoạt của cặp piston và ngăn chặn cặp piston bị kẹt. Đồng thời, các bộ phận chuyển động khác cũng cần được kiểm tra.
Ngoài ra, chú ý kiểm tra, điều chỉnh cơ cấu điều chỉnh của thiết bị điều tiết để đảm bảo lượng phun nhiên liệu của bơm phun nhiên liệu được chính xác và tin cậy.
6. Trong quá trình vận hành thiết bị, nếu xảy ra tình huống bất ngờ cần phải ngắt cấp dầu một xi lanh thì phải thực hiện đúng theo hướng dẫn và khuyến nghị của nhà sản xuất. Sử dụng công cụ cung cấp dầu đặc biệt được cung cấp kèm theo máy để khóa cơ cấu con lăn của bơm phun nhiên liệu, đồng thời không đóng một cách mù quáng các đường dẫn dầu vào và ra của bơm phun nhiên liệu, điều này có thể khiến cặp piston bị kẹt do thiếu bôi trơn hiệu quả.
7. Trong quản lý hàng ngày, theo dõi trạng thái cháy của từng xi lanh. Thông qua màu khói, sơ đồ chỉ thị và sự thay đổi nhiệt độ khí thải xác định được trạng thái hoạt động của thiết bị phun nhiên liệu. Thực hiện điều chỉnh kịp thời theo tình hình thực tế.
Ⅳ.Kết luận
Làm quen với ý nghĩa của các thông số nhiên liệu khác nhau và các biện pháp xử lý tương ứng.
Trước khi tiếp nhiên liệu, hãy hiểu loại, đặc điểm và số lượng nhiên liệu.
Khi có sự khác biệt đáng kể về độ nhớt và mật độ của nhiên liệu, hãy tránh nguy cơ trộn lẫn nhiên liệu trong quá trình vận hành thực tế.
Ngăn chặn hiệu quả hiện tượng dính bơm nhiên liệu do vấn đề chất lượng nhiên liệu, có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của động cơ diesel.
Đồng thời, tham khảo các gợi ý hướng dẫn của nhà sản xuất và thường xuyên tiến hành bảo trì, bảo dưỡng thiết bị. Thực hiện các điều chỉnh hợp lý dựa trên các thông số vận hành của thiết bị để đảm bảo trạng thái cháy tốt của động cơ diesel.