Перевод ДГУ на газ, двухтопливные системы

Натуральный газ для дизельного двигателя

Двухтопливная система компании ООО “3С Компани” - это новейшая разработка, позволяющая значительно сократить стоимость эксплуатации и снизить вредные выбросы промышленных дизельных двигателей. Это достигается путем замещения части дизельного топлива на более дешевый и экологически чистый природный газ. Двухтопливная система создана на основе патентованных технологий, обеспечивающих безопасную работу дизельных двигателей на топливной смеси с содержанием газа от 50% до 80%. Наиболее важные характеристики двигателя, такие как КПД, устойчивость, прием нагрузки, практически аналогичны, как при работе в двухтопливном режиме, так и в 100% дизельном режиме.

Основное достоинство двухтопливной системы - её способность переключать топливные режимы без остановки двигателя. Переключение режимов работы двигателя может осуществляться как автоматически, так и вручную, при этом поддерживаются заданные обороты двигателя и выходная мощность. Это позволяет потребителю выбрать тот или иной режим работы двигателя в зависимости от цены на топливо, его доступности и других условий эксплуатации. Не менее важным достоинством двухтопливной системы является ее способность поддерживать заданный уровень выходной мощности при выборе режимов между «продолжительным» и «основным». По достижении уровня, предельного для двухтопливного режима, двигатель автоматически переключается в 100% дизельный режим, не снижая выходной мощности. Дополнительная система динамической подачи газа (ДПГ) хранит в памяти таблицу потребления топлива в зависимости от нагрузки и автоматически изменяет соотношение компонентов топлива во всем диапазоне нагрузок.

Технически совершенная электронная система мониторинга и управления контролирует ключевые параметры двигателя и активирует или деактивирует двухтопливный режим в соответствии с заданными параметрами. Если значение параметра выходит за установленные пределы, контроллер переключает двигатель в 100% дизельный режим и сохраняет код ошибки для последующей диагностики. Панель управления размещается в защитном корпусе II группы I класса эксплуатации.

Принцип действия двухтопливных систем

В общем случае газ подается в пространство между корпусом воздушного фильтра и турбокомпрессором под давлением, примерно равным атмосферному. Патентованный газовоздушный смеситель позволяет подготовить однородную смесь при минимальном возмущении воздушного потока. После выхода из смесителя газовоздушная смесь сжимается в турбокомпрессоре и по впускному коллектору распределяется в цилиндры двигателя. Обедненная газовоздушная смесь затем сжимается в цилиндре в ходе такта сжатия и воспламеняется в момент впрыска дизельного топлива. Обедненный состав газовоздушной смеси гарантирует невозможность преждевременного воспламенения.

Схема двухтопливной системы
Схема двухтопливной системы

Количество газа, поступающего в двигатель, зависит от нагрузки и будет изменяться в соответствии с изменениями воздушного потока. В состав двухтопливной системы входит специализированная система управления, которая регулирует поток газа в соответствии с изменением уровня разрежения в двигателе. Эта технология дает возможность двухтопливной системе изменять количество топлива, поступающего в двигатель, не влияя при этом на работу оригинальной системы управления. В стандартный комплект поставки двухтопливной системы входит регулятор расхода, с помощью которого задается максимально допустимое соотношение газа и дизельного топлива. По отдельному заказу может поставляться система динамической подачи газа (ДПГ), которая автоматически регулирует подачу газа в зависимости от нагрузки. Подача дизельного топлива контролируется оригинальной системой управления, как в дизельном, так и в двухтопливном режиме.

Электронная панель управления контролирует различные параметры двигателя и системы, такие как давление и температура воздуха на выходе из турбокомпрессора, температура отработавших газов, разрежение во впускной трубе, рабочее давление газа и вибрация двигателя. Эта информация дает возможность контроллеру определить момент активации или деактивации двухтопливного режима в зависимости от состояния двигателя, нагрузки, температуры окружающей среды, уровня вибрации и рабочего давления газа. Связь контроллера с системой дистанционного мониторинга двигателя возможна через интерфейс RS-232/RS-485 (ASCII или MODBUS протокол).

Параметры двигателя при работе в двухтопливном режиме остаются обычно на том же уровне, что и в дизельном режиме. Количество теплоты, отводимое системой охлаждения и отработавшими газами, остается в пределах нормы. Реакция двигателя на увеличение или уменьшение нагрузки при работе в двухтопливном режиме обычно такая же или лучше, чем при работе в дизельном режиме, благодаря уникальной конструкции двухтопливной системы и особенностям горения газовоздушной смеси.

Основные компоненты двухтопливных систем

Газовоздушный смеситель

Для оптимального перемешивания натурального газа и поступающего в двигатель воздуха используется патентованный газовоздушный смеситель. Специальная конструкция, в которой отсутствуют подвижные элементы, способствует тщательному перемешиванию газа и воздуха и гарантирует поступление в двигатель достаточного количества газовоздушной смеси, поддерживая при этом заданную производительность двигателя. В производстве использовались аэрокосмические технологии, обработка на станках с ЧПУ и современная техника сварки. Смеситель не имеет подвижных элементов и после установки не нуждается в обслуживании.

Регулятор расхода газа

Составной частью двухтопливной системы является регулируемый элемент, установленный перед газовоздушным смесителем. Регулятор расхода газа - специальный компонент системы, который задает максимально допустимое соотношение газа и дизельного топлива при данной нагрузке. Регулятор расхода газа совместно с газовоздушным смесителем и регулятором нулевого давления обеспечивает подачу в двигатель необходимого количества газа. Подобно газовоздушному смесителю, регулятор расхода газа сконструирован с помощью системы автоматизированного проектирования, обработан на станке с ЧПУ и не нуждается в обслуживании.
ПРИМЕЧАНИЕ: По отдельному заказу поставляется также версия системы «Динамическая Подача Газа». В этой версии вместо регулятора расхода газа используется клапан переменного давления, управляемый контроллером на основе таблицы данных для точного регулирования потока газа.

Газовая магистраль

Важнейшая функция двухтопливной системы - корректировка параметров газа до подачи его в двигатель. «Газовая магистраль» системы включает в себя 50 микронный фильтр, электронный клапан, приводимый в действие в случае опасности или для отключения системы, и регулятор нулевого давления постоянного расхода. Последний компонент уменьшает рабочее давление газа (7-35кПа) до давления, практически равного атмосферному. В конструкции реализована схема управления «по потребности», когда поток газа зависит от потока воздуха, поступающего в двигатель. С изменением нагрузки изменяется количество воздуха, поступающего в двигатель, что автоматически вызывает изменение потока газа, поступающего в газовоздушный смеситель.

Панель управления

Панель управления собрана на основе специального контроллера и обеспечивает надежное управление системой и безопасное отключение. Панель разработана специально для управления двухтопливной системой, имеет несложную конструкцию и легко управляется. Система контролирует значения температуры и давления в нескольких точках и переключает двигатель в 100% дизельный режим в случае отклонения значений любых параметров от заданных пределов. Дополнительно, счетчик моточасов учитывает наработку в двухтопливном режиме. Контроллер хранит в памяти сообщения о 100 последних событиях.

Версия «Динамической подачи газа» (ДПГ)

При работе двигателя на переменную нагрузку используется версия Динамической Подачи Газа. В этих случаях двухтопливная система использует измеритель расхода дизельного топлива и электронный клапан для динамического управления потоком газа при изменении нагрузки. Применяется на приводных двигателях компрессоров, насосов и генераторов во всем диапазоне нагрузок.

Энергетические решения для двухтопливных систем от компании FG Wilson.