Назначение и состав топливных систем

В задачи топливной системы входит обеспечение: приема (бункеровки) и хранения топлива на судне; предварительной обработки топлива (подогрев, отстаивание, сепарирование и фильтрацию); подачи топлива к дизелям и котлам.

Прием топлива на судно осуществляется с помощью внесудовых средств береговых или плавучих бункеровочных баз. Для этого на главной палубе в средней части судна по обоим бортам предусматривают специальные приемные станции, отделенные от других помещений. Станции приема топлива оборудуют фильтром предварительной очистки, измерительными устройствами (нефтемером), а также термометрами и манометрами. Топливо подают на судно по шлангу, с плотно соединенными патрубками, служащими для подсоединения к системам судна и бункеровщика.

При использовании нескольких сортов топлив для каждого из них могут предусматриваться автономные приемные и перекачивающие трубопроводы.

При заполнении цистерн запаса не допускается перелив через головки воздушных труб. Контроль осуществляется одним из трех способов: по переливным трубам, по воздушно-переливным трубам и по контрольным цистернам (рисунок 10.1).

Контрольные цистерны оборудуют световой и звуковой сигнализацией, которая срабатывает при заполнении цистерны до определенного уровня, а также устройством для постоянного наблюдения за наполнением цистерны.

1 – от внесудовых средств; 2 – переливная труба; 3 – переливная цистерна; 4 – трубопровод к топливоперекачивающим насосам Рисунок 10.1 – Схема приема топлива в цистерны запаса с различными способами контроля уровня: а – по переливным трубам; б – по воздушно-переливным трубам

После срабатывания сигнализации в цистернах должно оставаться свободное пространство, позволяющее производить прием топлива при максимальной его подаче в течение 5 минут.

Для перекачивания топлива из цистерны в цистерну и для выдачи его на берег служат топливоперекачивающие насосы. По конструкции они бывают винтовые и шестеренные. Количество насосов определяют в зависимости от состава СЭУ и должен обеспечиваться их резерв. Рекомендуется предусматривать насосы для каждого сорта топлива.

Поступающее к дизелю топливо должно быть очищено от механических примесей и воды штатными судовыми средствами, включающими подогреватели, отстойные цистерны, фильтры и сепараторы.

Подача к дизелю топлива, содержащего механические примеси и (или) воду в количествах, больших, чем допускается инструкцией по эксплуатации, запрещается.

В качестве примера на рисунке 10.3 приведена принципиальная схема обработки маловязкого и высоковязкого топлива на судах.

1 – трубопровод подвода высоковязкого топлива из цистерн запаса; 2 – трубопровод подвода маловязкого топлива из цистерн запаса; 3 – топливоперекачивающие насосы легкого топлива; 4,8 – трубопроводы сепарированного маловязкого и высоковязкого топлив к перекачивающим насосам; 5 – сепаратор маловязкого топлива; 6 – цистерна сепарированного маловязкого топлива; 7 – цистерна сепарированного высоковязкого топлива; 9 – расходная цистерна маловязкого топлива; 10 – трубопровод маловязкого топлива к подкачивающим насосам вспомогательных ДВС; 11 – трубопровод сепарированного высоковязкого топлива; 12 – ресивер-смеситель; 13 – трубопровод к топливоподкачивающим насосам; 14 – расходные цистерны высоковязкого топлива; 15 – рециркуляционный трубопровод; 16 – сепараторы высоковязкого топлива; 17 – подогреватели топлива; 18 – цистерна предварительного подогрева топлива; 19 – топливоперекачивающие насосы высоковязкого топлива; 20 – трубопровод высоковязкого топлива

Рисунок 10.3 – Схема системы топливоподготовки на судах

Высоковязкое топливо из цистерны запаса через подогреватель направляется в сепаратор на очистку и в расходную цистерну высоковязкого топлива. Работа сепараторов в этих системах предусматривается в режиме пурификации, когда топливо одновременно очищается от механических примесей и воды, находящейся в свободном состоянии.

Расходно-топливный трубопровод служит для подвода топлива из расходных цистерн к топливным насосам двигателей и котлов. По Правилам МРС на морских судах со степенью автоматизации А1 и А2, где предусматривается пополнение расходных цистерн с местных постов управления, вместимость каждой из этих цистерн должна обеспечивать работу обслуживаемых ею потребителей на максимальном режиме не менее 20 часов. Цистерны должны быть оборудованы быстрозапорным клапаном для прекращения подачи топлива в трубопровод, управление которым осуществляется как из МО, так и вне его.

Участок расходно-топливного трубопровода ГД показан на рисунке 10.4.

1 – расходная цистерна тяжелого топлива; 2 – смесительная цистерна; 3 – расходомер;

4 – расходная цистерна маловязкого топлива; 5 – топливоподкачивающий насос; 6 – подогреватель; 7 – фильтр тонкой очистки; 8 – маловязкое топливо к ДГ; 9 – топливный насос высокого давления; 10 – форсунки дизеля; 11 – регулятор вязкости; 12 – отсечное топливо; 13 – грязевая цистерна; 14 – отвод отстоя топлива из расходных цистерн в

грязевую цистерну и на выдачу; 15 – маловязкое топливо; 16 – высоковязкое топливо

Рисунок 10.4 – Расходно-топливный трубопровод ДУ

Эта система приспособлена для работы отдельно на мало- и высоковязком топливах, а также на их смеси в различных пропорциях. Перед запуском ГД система должна быть заполнена маловязким топливом, не требующим подогрева. Топливо из расходных цистерн 1 и 4 через расходомер 3 подается в смесительную емкость – цистерну 2. Маловязкое топливо из смесительной цистерны поступает к топливоподкачивающему насосу 5 и через фильтр 7 тонкой очистки к ТНВД 9 и форсункам 10 двигателя, минуя ветвь подогревателя 6. На установившемся режиме работы ГД его можно переводить на высоковязкое топливо. Для этого предварительно подогретое топливо из цистерны 1 через расходомер 3 начинают подавать в смесительную цистерну, а подачу маловязкого топлива из цистерны 4 прекращают. По мере увеличения высоковязкого топлива в смесительной цистерне вязкость смеси растет, и смесь подается к двигателю через ветвь подогрева с контролем вязкости регулятором 11. Двигатель переходит на высоковязкое топливо. Отсечное топливо от насосов 9 высокого давления и форсунок 10 ГД возвращается в смесительную цистерну по трубопроводу 12 (позицией 8 обозначена подача маловязкого топлива к ДГ, а 14 – отвод отстоя топлива из расходных в грязевую цистерну и из грязевой цистерны 13 на выдачу).

В зависимости от вязкости применяемого топлива в СДУ используются система открытого (при вязкости менее 370 сСт при 50 °С) или закрытого типа (при вязкости более 370 сСт при 50 °С). При высокой вязкости топлива требуется более высокая температура подогрева топлива (до 150 °С), что приводит к выкипанию и испарению легких фракций в системе открытого типа. Потери топлива могут быть значительны (2…7 % по массе). На всасывании ТНВД возможно возникновении кавитации. При наличии воды в топливе, а в высоковязком топливе не возможно полностью удалить воду, она вскипает в трубопроводе возврата. Применение систем закрытого типа, оборудованных дополнительными насосами, обеспечивающими давление 0,4…0,5 МПа в возвратном трубопроводе, устраняет указанные недостатки.

Некоторые дизель-генераторы могут работать на тяжелом высовязком топливе (фирм «Вяртсиля», «Зульцер» и др.). ГД, работающие на высовязком топливе, при запуске, остановке и в условиях переменных нагрузок, переводятся на маловязкое дизельное топливо. Эти обстоятельства определяют автономность расходных трубопроводов для маловязкого и высоковязкого топлив, а также наличие участков, необходимых для перевода каждого отдельного дизеля, способного работать на двух видах топлива, с одного вида топлива на другой. Причем смена топлива у одного дизеля не должна оказывать никакого влияния на процессы подачи топлива к другим дизелям и форсункам котлов.

Доведения вязкости топлива до требуемого значения перед подачей в двигатель, а также смешение высоковязкого топлива с дистиллятным при переводе работы двигателя с одного на другое осуществляется в модулях топливоподготовки. В качестве примера на рисунке 10.5 приведена принципиальная схема бустерного модуля ALFA-LAVAL SBM25-25TT. Модуль рассчитан на работу со средами с вязкостью до 700 сСт при 50 °С включительно.

Он состоит из двух топливоподкачивающих винтовых насосов, оборудованных фильтрами на всасывании, автоматического топливного фильтра и байпасного фильтра, расходомера, смесительного танка, двух циркуляционных винтовых насосов, двух топливоподогревателей, вискозиметра.