Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач экономического развития России, является внедрение ресурсосберегающих технологий, основанных на экономии топливно-энергетических ресурсов в промышленности, в том числе на флоте - крупнейшем потребителе нефтяного топлива. Эта задача приобретает все большую значимость в связи с ограниченностью мировых запасов нефти и постоянным ростом мировых цен на нефть и нефтепродукты. Другой не менее важной задачей является улучшение экологических показателей энергетического оборудования потребляющего это топливо. Данная задача приобрела особую актуальность в связи с принятием Международной Морской Организацией (ГМО) в 1997 г. приложения VI к MARPOL 73/74, согласно которому выброс вредных веществ с уходящими газами должен быть резко сокращен. Одним из методов, позволяющих решить эти задачи, является метод сжигания водотопливных эмульсий (ВТЭ). Большинство разработанных и внедренных на судах систем подготовки ВТЭ относится к котлам и главным двигателям, работающим на тяжелых сортах топлива. Этим системам свойственно приготовление ВТЭ механическими смесителями и ее хранение в расходных цистернах, а также циркуляционных контуров для поддержания качества приготовленной эмульсии. Судовые вспомогательные дизели в основном работают на топливах, эмульсии которых не обладают достаточной устойчивостью. Вспомогательным дизелям, также свойственны переменные нагрузочные режимы работы а, следовательно, при их работе на ВТЭ необходимы системы, обеспечивающие приготовление ВТЭ с необходимым содержанием в них воды в зависимости от нагрузки. Такие системы невозможно создать без устройств или аппаратов для получения ВТЭ в небольших объемах, а так же поточных влагомеров и датчиков влажности В ГЭ. Поэтому их разработка и внедрение в производство является актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Разработка, исследование и опытная апробация системы питания ВТЭ судовых вспомогательных дизелей с использованием струйного диспергатора и поточного влагомера ВТЭ.
В диссертационной работе поставлены следующие задачи:
провести анализ технологических процессов подготовки и использования ВТЭ в судовых дизельных установках;
провести анализ методов влагометрии, существующих конструкций поточных влагомеров и датчиков влажности нефтепродуктов;
разработать методику сравнительного расчета времени испарения капли топлива и ВТЭ при условиях, соответствующих концу процесса сжатия дизеля;
разработать методику расчета струйного диспергатора для приготовления ВТЭ в небольших объемах;
разработать методику расчета поточного датчика влажности ВТЭ;
разработать іпми'іпі їм лттіщімгпР*ГГ> її і lUlllJuTft его градуировки;
РОС. НАЦИОНАЛ»" БИБЛИОТЕКА
- разработать систему питания ВТЭ дизелей 6ЧН25/34;
провести исследовательские испытания новой конструкции поточного влагомера на разработанном стенде и экспериментальную проверку работоспособности системы питания дизеля 1417,5/24 ВТЭ;
провести эксплуатационные и теплотехнические испытания системы питания ВТЭ судовых вспомогательных дизелей на судах рыбопромыслового флота: жиромучных заводах (ЖМЗ) типа Днепр» и рыбо-добывающих и обрабатывающих судах (РДОС) типа «Моряна»;
внедрить разработки в учебный процесс АГТУ при подготовке инженеров по специальностям 240500 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и 140200 «Судовые энергетические установки».
Методы решения задач исследования. Методологической базой диссертации являются исследования таких ученых, как О.Н. Лебедев, В.А. Сомов, Ю.Б. Свиридов, В.Ф. Большаков, В.М. Иванов, М.К. Овсянников, В.П. Родионов, Д.Н. Вырубов, Ю.И. Воржев, Л.В. Сергеев, Э.С. Кочанов, В.Н. Клейтон, Г.А Морозов, О.А Гладков, В.Л. Беляев, М.АБерлинер, И.Б. Моик, Н.А Рогов, В.К. Бензарьидр.
При проведении анализов технологических процессов подготовки и использования ВТЭ, методов влагометрии и конструкций поточных влагомеров использовался комплексный подход, основанный на достижениях науки и техники в судостроении, нефтехимической, химической и пищевой промышленности. По результатам проведенных анализов сформулированы и реализованы в разработках требования к системе приготовления и питания вспомогательных дизелей ВТЭ, поточному влагомеру ВТЭ и стенду для его градуировки и исследовательских испытаний.
При проведении исследовательских испытаний поточного влагомера руководствовались ГОСТ 14203-69 «Нефть и нефтепродукты. Ди-элькометрический метод определения влажности».
Исследовательские испытания системы приготовления ВТЭ производилось на экспериментальной установке с дизелем 1417,5/24 лаборатории тепловых двигателей АГТУ, оборудованной средствами контроля и измерения параметров работы, обеспечивающих точность проводимых замеров в соответствии с нормами, установленными ГОСТ 10448-80 «Дизели стационарные, судовые и тепловозные. Методы испытаний».
Теплотехнические и эксплуатационные испытания работы дизелей 6ЧН25/34 на ВТЭ проводились на судах типа «Днепр» и «Моряна» ОАО «Каспрыбхолодфлот» по специально разработанным и одобренным Астраханской инспекцией Российского морского регистра судоходства программам.
Научная новизна:
- систематизированы достижения науки и техники в области вла
гометрии нефти и нефтепродуктов и дана характеристика тех из них, ко
торые могут быть использованы при мониторинге влагосодержания ВТЭ;
предложена методика сравнительного расчета времени испарения капли топлива и ВТЭ при условиях, соответствующих концу процесса сжатия дизеля;
разработаны инженерные методики расчета поточных датчиков влажности ВТЭ и струйного диспергатора для приготовления ВТЭ в малых объемах для вспомогательных дизелей, работающих на переменных нагрузках;
созданы поточный влагомер ВТЭ и стенд, позволяющий производить его градуировку и исследовательские испытания;
создана система приготовления и питания дизелей ВТЭ с необходимым содержанием в них воды в зависимости от типа дизеля, его нагрузки, сорта используемого топлива или топливных смесей.
Практическая ценность:
опубликовано учебное пособие, рекомендованное УМО по образованию в области кораблестроения и океанотехники РФ и допущенное управлением кадров и учебных заведений Государственного комитета РФ по рыболовству для студентов высших учебных заведений по направлению подготовки дипломированного специалиста 652900 - «Кораблестроение и океанотехника», специальности 140200 «Судовые энергетические установки»;
предложена обобщенная функциональная схема автоматизации технологических процессов топливоподготовки на судах, с использованием разработанного поточного влагомера и разработаны рекомендации по использованию поточного влагомера при проектировании и эксплуатации систем управления и контроля судовых дизельных установок.
внедрена на судах типа «Днепр» и «Моряна» ОАО «Каспрыбхо-лодфлот» автоматическая система приготовления и питания дизелей 6ЧН25/34 ВТЭ;
внедрены в учебный процесс АГТУ по специальным дисциплинам «Автоматизированные системы управления СЭУ и их эксплуатация», «Автоматизация СЭУ» и дисциплины по выбору «Химия воды и топлив» лабораторные установки «Автоматическая система приготовления и питания дизеля 1417,5/24 ВТЭ» и «Стенд для градуировки поточных влагомеров судовых топлив и ВТЭ».
Личный вклад автора. Основные теоретические и экспериментальные результаты в период 1984 - 2004 получены лично автором, в том числе - с использованием консультаций научного руководителя к. т. н., доц. М.Н. Покусаева. Исследования по хоздоговорным темам проводились под руководством к. т. н., доц. Л.В. Сергеева, а разработка поточного влагомера с использованием консультаций к. т. н., доц. Э.А Артемьева, за что автор выражает им свою благодарность.
Реализация результатов исследования. Основные материалы и результаты исследований были использованы при проектировании и до-
оборудовании систем приготовления ВТЭ вспомогательных дизелей 6ЧН25/24 судов типа «Моряна» и «Днепр» ОАО «Каспрыбхолодфлот».
Данные исследования переданы государственному предприятию «Каспгипрорыбфлот» для использования в работах по проектированию новых и модернизации эксплуатируемых систем приготовления ВТЭ.
Результаты диссертационной работы применяются в АГТУ при подготовке бакалавров по направлениям 552100 «Эксплуатация транспортных средств (на водном транспорте) и 552600 «Кораблестроение и океанотехника» и инженеров по специальностям 240500 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и 140200 «Судовые энергетические установки».
Апробация работы. Основное содержание исследований по мере их выполнения обсуждалось и докладывалось на заседаниях кафедр «Судовые силовые установки» и «Эксплуатация водного транспорта»; заседаниях Ученого совета института Морских технологий, энергетики и транспорта АГТУ; ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (1985-2004 г.); школе-семинаре «Использование гидротоплива в судовых силовых установках» (г. Севастополь, 1987 г.); научно-технической конференции, посвященной 300-летию Российского флота в АГТУ (1997 г.); международной выставке Инрыбпром (г. Санкт-Петербург 2002 г.); пятом межрегиональном семинаре «Актуальные проблемы судовой энергетики и машинодвиже-тельных комплексов», проводившейся под эгидой Института проблем машиноведения РАН (г. Санкт-Петербург) и Лаборатории нетрадиционной энергетики Саратовского научного центра РАН при АГТУ (2003 г.); межведомственном научно-техническом семинаре «Гидромеханика и теплообменные процессы современных технологий» при АНИПИгазе (г. Астрахань, 2003 г.); четвертом международном семинаре инновации и инвестиций (г. Москва, 2004 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 учебное пособие, 1 авторское свидетельство на изобретение 1 статья в журнале по списку ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, и содержит 112 страниц текста, 31 рисунок, 16 таблиц, список использованных источников из 102 наименований.
