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重油系统介绍

1. 燃油系统
柴油机运行的可靠性及良好的备用状态,均要求有完善的燃油质量,并有赖于燃油的监控管理。因此,以下的要求必须严格遵守。
1.1 燃油要求
不同型号的重油或相同型号不同厂家的重油不能同时注入同一贮油柜。
高粘度的燃油一般比较经济,但其密度较大,所含灰分和其它杂质也较多,因此这类燃油在使用前必须经过充分的预处理。燃油必须被预热到合适的温度,以降低其粘度,并使杂质的沉淀效果更好。
1.2 沉淀油箱前除水和杂质
重油从贮油罐接驳到沉淀油箱前,应先将贮油罐中的水和杂质排除,然后再驳运。
1.3 日用油箱前除水和杂质
重油从沉淀油箱接驳到日用油箱前,应先将沉淀油箱中的水和杂质排除,然后再驳运(分离)。
经现代工艺处理的重油在柴油机中得到广泛使用。这种重油最明显特性是:粘度高、密度大、杂质含量增加(例如硫、钒、钠以及粉尘等)。因此,对燃油作最佳处理并对柴油机设备采取强化管理措施,是燃用重油的柴油机获得经济运行的先决条件。
2. 重油循环系统说明
2.1 贮油罐
加油之前,必须将贮油罐内的剩余油放掉。其目的是为了防止盛装不同油品时互相混合造成偏析或随后产生燃油不能混合的现象。如没有重油加热器,重油的泵出性能必须由供货方予以保证或通过冰箱冷却方法确定凝固点。如果有重油加热器,则应保证油箱的温度在35~45℃之间。
2.2 沉淀油箱
在沉淀油箱内,乳胶体通常会在温度影响下发生分解,因此,应将一部分水及严重污染物作为油泥从燃油中分离出去。燃用重油运行,需装二个沉淀箱,各个沉淀箱的容积应能使柴油机满负荷下运行24小时。
不管所消耗的燃油如何,两个沉淀油箱应交替接入系统,以便尽可能获得最佳的沉淀效果。燃油停放在沉淀油箱的时间越长,水及污染物量会沉淀得越多。
沉淀油箱内温度的设定要根据燃油的种类,合理选择。一般把沉淀油箱内温度设定为>75℃。
2.3 日用油箱
日用油箱是用来收集经处理过的燃油而设置的,可以维持柴油机以全负荷最小运行8小时。如果处理设备正常,日用油箱将总是可以加油到溢流液面(以防止形成水蒸汽凝结现象)。
a)日用油箱每天都要排放油泥,这是很重要的一项工作。
b)通常把日用油箱的温度维持在85~90℃之间。

2.4 分离机
在燃油处理时,分离机担负着非常重要的作用。分离机可以将固态物的含量及水含量减少到技术上可能达到的最低限度。以下就分离机原理作阐述。有关分离机的使用,请详细参阅分离机生产厂的使用说明书。
重油在使用前必须预热和净化处理,以降低其粘度和去除其中的水分和杂质。使用分离机可以有效的除去重油中的水分和杂质,保证柴油机的工作可靠性,因此分离机是重油处理系统中最关键的组成部分之一。推荐选用带有自动排渣功能的分离机。
2.4.1分离机的结构和传动
分离机主要由机械传动部分(水平轴系和立轴系)、分离筒、控制阀、输油系统、机架及排污道等部件组成。
电动机通过离心磨擦联轴节带动水平轴,水平轴上的大螺旋齿轮带动垂直轴上的小螺旋齿轮,组成一对增速传动;大螺旋齿轮右端的测速蜗杆带动计速器小蜗轮,组成一对减速传动。
需处理的重油通过齿轮油泵进入加热器,加热后由机器顶部送入分离筒,分离出的净油和水分分别用分离筒顶部的出液装置向心泵输出,分离出来的污渣则由机架上的排污道排出机外。
2.4.2 分离机的工作原理
分离机是利用分离筒的高速旋转,使重油中具有不同比重的油、水和机械杂质在离心力场中获得不同的离心力而产生分层,从而达到分离目的。

图1  分离机工作原理

a.  分水装置        b.  分杂装置

1. 转动立轴  2. 分离筒本体  3. 分离盘  4. 锁紧环  5. 分离筒盖  6. 小锁紧环  7. 比重环

8. 颈盖  9. 盘架(有孔) 10. 进油管  11. 厚盖盘  12. 分杂颈盖  13. 盘架(无孔)

 

分离筒由高速回转的立轴1带动回转。分离盘3叠套在盘架9上,各分离盘之间约有1mm的间隙。待净化的重油由齿轮泵从进油管10泵入分离筒,经盘架9中的分配孔流至分离筒体2的下部各分离盘之间。重油被分离盘3分隔成若干薄层,并随分离盘一起高速回转,这时分离筒体内的重油就会按油、水、杂质的不同比重分离成三层。由于重油不断进入,所以上述过程连续进行。最后净油经盘架9和颈盖8所形成的环形空间流出,水分经比重环7和颈盖8所形成的环形空间排出,机械杂质则被甩到分离筒本体的内壁上。这样,混入重油中的水分和杂质就被分离出来,从而达到净化目的。

分离机根据用途分为两种。一种叫做分水机,主要用来分离两种比重不同的液体(也能分离出大颗粒的杂质);另一种叫做分杂机,主要用来分离液体中的固体杂质。这两种分离机在结构上的区别仅仅在于分离筒中的个别零件,只要更换个别零件,即可更换。

分水装置:

分离机以分水装置工作时,假如在活塞密封后,马上向分离筒内供油,所供的油就会从出水口排出。为不使油从出水口排出,必须预先向分离筒内灌水,形成水封层,堵住出水口,然后再向分离筒内供油,分离油就从出油口排出,分离出来的水则不断置换预先灌注的水并从出水口排出。这种预先向分离筒内灌水的过程称为水封,所灌的水称为水封水。水封水量加至分离盘组外边缘合适,但由于不易控制,所以一般灌至污水口出水即可。

水封后,就可以向分离筒内供油,赶出部分水封水,达到两种比重不同的液体在离心力场中的液力平衡。

污油从盘架下部斜面上的孔进入分离盘之间,在离心力作用下进行分离。轻质的油沿分离盘的外表面向中心流动,从出油口甩出,重质的水和固体微粒则沿分离盘内表面向外移动,不断置换水封水,从出水口甩出。固体杂质通过水封区时,微量被水带走,大部分聚积在容渣空间,待排渣时排出。

分杂装置:

按分杂装置工作时,分离盘最下面的一片换用无孔的分杂质下盘,颈盖上的环形槽内装上杂质挡环,挡住出水口。因此,分杂装置工作时切不可向分离筒内灌水封水,否则不仅影响分离效果,而且会出现大量溢油以致于不能继续工作。

污油从盘架中心孔注入分离筒,在离心力作用下甩向分杂下盘的外空间,开始分离工作。固体杂质和微量水分从油中分离出来,杂质颗粒和微量水分沉在分离筒内壁(容渣空间),分离后的净油沿分离盘外表面向中心流动,从出油口甩出,渣和水待排渣时排出。

2.4.3 分离机的运转管理

a. 分离装置选择

当油中含有大量水分和少量机械杂质时,用分水装置工作。

当油中含有少量水分和较多杂质时,用分杂质装置工作。

一般需采用哪种分离方法须根据重油的水分和机械杂质的含量来定,因此,在分离筒装配前应有重油的分析结果。

b. 最佳加热温度的确定

重油在分离前,要经分离机加热器进行加热,以降低粘度,并使油水混合物易于分解,提高分离效果。一般要求重油在进入分离机前粘度降至360秒雷氏粘度(43.9cst/50℃)以下。但油温不能太高,因为当温度超过98℃时,分离出的水分就会蒸发而混入净油中,甚至渗入分离机润滑油箱中。因此存在着一个最佳的加热温度。当采用分水分离机和分杂分离机串联工作时,可以将第一级(分水)时的加热温度设置得稍低,第二级(分杂)的温度设置得稍高,最佳的加热温度可参照图2。

图2  分离机分离温度、分离量选择图表

c. 最佳分油量的确定
分离机的分油量与它的分离效果成反比,分油量越少,分离效果就越好,就能分离出颗粒更小的杂质。但分离机的分油量必须满足柴油机的消耗量,不能过分追求少的分油量。一般多采用分离机设计额定分油量的30 ~50%,即如果一台分离机的设计额定分油量为5000L/h,在使用时,最好采用1500~2000L/h的分油量。若将两台分离机串联使用(即第一级分水,第二级分杂),则其最佳分油量大约能提高三分之一。

分离柴油机润滑系统中的润滑油时,最佳分油量一般为额定分油量的三分之一。

 

d. 比重环的选择
对于采用分水装置的分离机,为了保持最佳的油、水分界面位置,可以根据重油的密度改变比重环的内径。所分离的重油密度愈大,则选取用的比重环直径应愈小。一般在分离机的说明书中都附有选择比重环的图表。图3为国产DZY-50型分离机比重环选择图。图表的纵座标为密度(比重),横座标为温度,两条相邻曲线之间区域即为某一孔径比重环的适用范围。


图3  比重环选择图表

e. 排渣原理和控制阀操作
高置冷水箱中的水通过控制阀被导入分离筒的密封腔或开启腔,造成分离筒的密封或开启。这种被导入的水称为控制水。
分离筒的密封:
控制水通过控制阀被导入高速旋转的分离筒中进入活塞下部密封腔,产生的离心压力将活塞向上推,与分离筒盖上的密封环压紧,造成分离筒密封。
分离筒的排渣:
控制水通过控制阀被引入作用滑块上腔,产生的离心压力将作用滑块向下压,克服弹簧力,打开三只阀,活塞下腔的水迅速排出而卸压,并在分离筒内被重油的离心压力作用下,活塞下降而开启排渣口,积聚的污渣便从分离筒体圆周上的排渣口排出机外。
f. 分离机的启动和运转
经检查各部件均属正常时,才可起动电动机。起动后约经两分钟,待分离筒达到全速,把控制阀转到密封位置,当看到工作水从指示管流出时,即表示分离筒的密封已经完成,再把控制阀转到补偿位置。然后,打开分离机最上端的引水阀,将水封水引入分离筒形成水封区,注满后,关闭引水阀。然后,可缓慢开启进油阀,将进油量逐渐增至所要求的分离量。进油阀不可开得太快,若突然加大进油量,则进入分离筒的重油可能冲破水封区而引起大量跑油和溢油。当发生此类现象时,应立即切断进油,重新进行水封,再缓慢进油。
当采用分杂装置时,在把分离筒密封好以后,进油应该快一些。因为没有水封区,不存在重油将水封冲破的问题。而且,进油加快后,还能使重油中的杂质不易沉淀在分离筒底的转轴附近。
在分离机工作期间,为了保证分离效果良好,要力求保持重油加热温度和流量不变。
g. 排渣
分离机连续工作一段时间后,必须进行分离筒的排渣工作,否则,积聚在分离筒内壁的污渣将显著降低分离效果。排渣的时间间隔取决于重油中的杂质含量和分油量的多少。若已知重油中杂质含量和分油量,则可根据说明书提供的图表大致选定排渣的时间间隔。下图为Alfa Laval MPX-309型分离机排渣时间间隔的选择图表。例如,分离机所使用的分油量为2000L/h,重油杂质含量为0.2%时,排渣时间间隔为75min,当重油杂质含量为0.084%时,排渣时间间隔为180min。在实际操作时,该时间间隔以短于查得的数值为宜,合理的时间间隔最好由实际效果确定。

 

 


图4  排渣时间间隔图表


进行排渣时,首先关闭进油阀,并开启引水阀向分离筒内缓慢供水,以便把分离筒内的剩油赶走,如剩油已大部分收集起来,就可关闭引水阀。然后把控制阀转到开启位置,稍停3~5秒,当听到有冲击噪音时,表示有污渣排出。为了提高排渣效果,可再开启引水阀,把热水引到分离筒中冲洗5~15秒。如重油的粘度较大,油中的杂质较多,为了保证排渣效果,可重新密封分离筒,再注入热水冲碎污物,然后重复上述第一次排渣动作,这样反复多次,就可使分离筒内的污渣排出。
排渣结束后,再把控制阀依次转到空位、密封和补偿位置,重新进行分离作业。若分离机运转时间超过排渣间隔时间太多,分离筒内已积聚过多的污渣时,切勿进行自动排渣。因为筒内污渣可能已结成硬块,如进行排渣,污块会不均匀裂碎,引起分离机强烈振动,甚至破坏有关部件。在这种情况下,应停止分离机运转,进行人工清洗。
h. 停止分离机运转
首先切断进油,然后开启引水阀,回收分离筒内的剩油,再进行排渣动作。排渣完毕后,将控制阀转到空位位置,切断工作水,以防止高置水箱的水经配水盘流失。最后,切断电动机电源,停止分离机运转。
2.5 重油系统原理

图5  重油系统原理图

当燃烧高粘度的重油时,最好采用压力循环供油系统。因为燃用高粘度重油,要求重油的进机温度和回油管的重油温度均相当的高。这时如果油管内没有一定的压力,就有可能出现重油沸腾和起泡的现象,尤其是当重油中含有较多水分时。
另外,如果油管内没有一定的压力,燃油输送泵吸油侧有可能出现穴蚀。尤其当燃油输送泵进油口的静压头比较低,比如船甲板比较低就有可能出现这种情况。
重油输送泵安装在日用重油柜和循环油管之间,回油管则通过除气罐与日用重油柜相连,在除气罐上装有一只自动排气阀,这样确保重油管道中保持4bar的压力,以防止气化现象的产生。同时采用压力循环供油系统之后,应有可能将重油加热到(甚至)超过150℃,并防止气化和穴蚀的产生。
在重油输送泵和除气罐的下一级,装有一只循环油泵,循环油泵将重油泵至加热器、粘度调节器、流量计之后,送至柴油机进油入口。
为保证对柴油机喷油泵的供油,循环油泵的供油量应高于柴油机的耗油量。多余的重油通过回油管从柴油机返回除气罐。
为保证喷油泵的进油压力在各种工况时保持恒定,重油回油管上装有一只溢流阀。重油进喷油泵前的压力应为7~8bar,也就是说循环油泵的压力大致为10bar左右。
2.5.1 重油供油模块单元
重油压力循环系统可以做成如下模块单元,如客户需要,可向本公司订购模块单元。

图6  供油模块单元
2.5.2 重油的加热
为确保雾化质量,进喷油泵前的重油温度应根据重油的粘度正确选择。
温度不适合,则会影响重油的燃烧,加剧气缸套和活塞环的磨损以及排气阀座的损坏。温度过低,重油粘度太大,则需要相当大的喷射压力,喷油系统中的机械应力也会相应增加。一般来说,重油可通过蒸汽加热,重油粘度则通过调节器控制蒸汽流量保持在一定的值。重油的粘度与温度密切相关,为确保重油达到进喷油泵前的粘度,重油的加热温度有可能达到150℃。(推荐100℃~130℃)
2.6 粘度调节器
为保证在任何工况下,进喷油泵的重油粘度值稳定,必须采用粘度调节器。粘度调节器分气控和电控两种,以下大致介绍电控粘度调节器的原理。
一般电控粘度调节器由粘度发讯器、差压变送器、粘度指示调节器及气动薄膜调节阀组成,通过粘度发讯器,把测量的重油粘度按比例地转换成差压讯号,然后进入差压变送器,通过差压变送器的转换作用,把粘度发讯器来的差压讯号转换成4~20mA的控制信号,差压变送器接收到4~20mA粘度信号后,为了获得设定的粘度值,控制器将调节控制加热蒸汽量的控制阀的位置,从而达到控制重油粘度的目的。
2.7 重油过滤器
重油过滤器可以是人工清洗的双联过滤器,也可以是带人工清洗旁路过滤的自动过滤器。
如果采用双联过滤器,每侧均应有足够的流通能力,而且保证在给定的温度下,重油压力降低于0.3bar。
若采用反冲式过滤器,则重油输送泵和循环油泵的排量应相应增加,以便使过滤器反冲过滤时,可以保持重油进机的压力。
重油过滤器规格:
重油规格  380cst/50℃
重油流量  根据柴油机规格
工作压力  10bar
过滤精度  50μm
工作温度  ≤150℃
重油粘度(当处在工作温度时)15cst
重油在滤器内的压力降  ≤0.3bar
最大允许压力降(超过则需清洗) ≤0.5bar
3. 柴油机润滑系统
机油在使用过程的质量逐渐下降以及机内含有的污染物质均可能导致柴油机发生故障。如果机油没有按适当的方法加以处理,柴油机故障频率就会增加。为此,特别列出了以下说明,指出仔细地处理机油和机油监控的重要性,以便保证柴油机能正常运行。
机油通用性及其限制条件均必须遵守使用燃料中的规定。
机油在柴油机中起着重要作用,即:
a) 使金属与金属之间形成一层很薄的油膜防止金属之间直接磨擦。
b)保护柴油机零件免遭燃烧废气的腐蚀,因为燃油中含有的残余硫分及燃烧产物会与燃烧产生的水蒸汽一起生成硫酸,这种硫酸就会对轴瓦、活塞、气门及缸套产生腐蚀作用。
c)散去磨擦热,冷却零件(例如活塞)。
d)改善活塞、活塞环、缸套密封性能,限制气体窜漏。
e)悬浮磨擦出来的质点、燃烧残余物以及裂化物质。
f)油封作用,防止重油沿高压油泵柱塞间隙泄漏污染机油。因此机油进机压力必须高于进柴油机燃油压力。
燃用重油运行时,机油应采用分离机进行净化。否则难以将运行过程中产生的物质(碳灰以及沥青化合物)、包括水份从机油中清除掉。
4. 机油的循环系统说明
4.1 机油的滤清
a)燃用重油运行时,规定在分离机中将旁通机油进行清洁。
b)分离机最高使用容量必须为其额定容量的20%(请参看分离机或泵上所附铭牌)。
4.2 油面控制
a)每天都应检查油面。
b)如油面低于油标尺下限线,必须补充润滑油。
c)定期进行润滑油取样分析,根据分析结果,及时作出相应的处理。
4.3 润滑系统
a) 机油是通过旁通油道流至分离机进行分离的。
b) 机油分离机停止运行6小时后,柴油机不能继续燃用重油。
5. 重油进柴油机前的要求
重油在进柴油机前都必须经过充分的处理,并保证重油的质量达到下列标准:
a)水的含量:         < 0.2%(容积)
b)杂质颗粒尺寸:     < 3~5μm
c)到达喷油泵时的粘度:10~15cst
d)重油进柴油机的压力:0.4 MPa


 

船用柴油机型号:

             N160船用柴油机 船用柴油机

             N170船用柴油机  船用柴油机

             N210船用柴油机 船用柴油机

             6300船用柴油机       船用柴油机

             G300船用柴油机     船用柴油机

             GN320船用柴油机    船用柴油机

             DN320船用柴油机    船用柴油机

             DN330船用柴油机     船用柴油机

             DN340船用柴油机     船用柴油机

 

 

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