Bведение
В этой статье обсуждается Блов-бай (продувка двигателя), проблемы, вызывающие продувку, и использование систем вентиляции картера для управления Блок-бай. Мы объясняем различные типы систем вентиляции картера, представленные на рынке, и преимущества каждого типа. Обсуждаемые здесь двигатели относятся к категории поршневых двигателей внутреннего сгорания (RICE) и включают конфигурации с искровым зажиганием (двигатель SI) или с воспламенением от сжатия (двигатель CI). Стационарные двигатели используются для выработки электроэнергии (например, в режиме ожидания, пикового/сглаживания, основной мощности) и механического привода. (например, газовые компрессоры и насосы). Двигатели также используются в судовых двигательных установках, бортовой энергетике и локомотивных установках.
Что такое Блов-бай- продувка двигателя?
Продувка возникает, когда топливовоздушная смесь и газы сгорания проходят мимо поршневых колец двигателя. Топливовоздушная смесь под давлением и газы сгорания попадают в картер двигателя через небольшие зазоры между кольцами и стенками цилиндра. Образующаяся смесь тумана смазочного масла и газов называется продувкой- Блов-бай.
Как создается Блов-бай?
Большинство двигателей внутреннего сгорания используют поршни, клапаны и валы для преобразования энергии контролируемых взрывов в механическую энергию. Поршни - это сердце и душа двигателя. Они перемещают газы по двигателю и используют энергию, создаваемую во время такта сгорания/увеличения мощности. Внутри двигателя поршни соединены с вращающимся коленчатым валом и перемещаются в линейном направлении внутри неподвижного полого цилиндра. Коленчатый вал воспринимает линейное движение поршней и преобразует его во вращательное движение, которое можно использовать для привода электродвигателей генераторных установок, компрессоров и другого ротационного оборудования. Область двигателя, в которой находится коленчатый вал, называется картером.
Когда поршень завершает свое движение от нижней части цилиндра к верхней или от верхней части цилиндра к нижней, это движение называется ходом. Когда двигатель называют двухтактным или четырехтактным, это указывает на количество тактов, необходимых для завершения цикла сгорания. В этой статье мы сосредоточимся на четырехтактном типе двигателя и четырех тактах, которые выполняются в следующем порядке: впуск, сжатие, мощность и выпуск. Продувка картера происходит во время тактов сжатия и увеличения мощности.
Как правило, новые двигатели будут иметь более низкий уровень продувки по сравнению со старыми изношенными двигателями. Во время работы двигателя внутренние компоненты камеры сгорания начинают изнашиваться, что приводит к увеличению зазоров между стенками цилиндра и поршневыми кольцами. Такой износ приводит к утечке большего количества продувочного материала через поршневые кольца в картер двигателя. Хорошее эмпирическое правило — ожидать вдвое большего количества выбросов от «бывшего в употреблении» двигателя, чем от «нового» двигателя.
Как чрезмерная продувка вредит двигателю?
Для предотвращения ряда проблем необходимо удалить воздух из картера двигателя при продувке. Общие проблемы включают:
● Избыточное давление в картере - Повышенное давление в картере двигателя может привести к утечке масла через уплотнения двигателя, что способствует потере масла.
● Повышенный расход масла - при продувке с высоким содержанием масляного тумана, который выбрасывается в атмосферу и не восстанавливается, эффективность системы смазки двигателя может снизиться из-за чрезмерного расхода масла.
● Снижение производительности двигателя - когда продувка направляется обратно через воздухозаборник двигателя (закрытый картер). Масло и другие загрязняющие вещества могут покрывать внутренние компоненты двигателя, такие как турбонагнетатели и системы дополнительного охлаждения, что может значительно снизить КПД и производительность.
Что такое вентиляция картера?
Вентиляция картера - это процесс выпуска воздуха или удаления продувки из картера двигателя для предотвращения чрезмерного повышения давления внутри двигателя. Выхлопные газы смешиваются с масляным туманом и другими загрязняющими веществами, которые могут повредить внутренние компоненты двигателя и загрязнить окружающую среду. Высокоэффективный фильтр вентиляции картера необходим для очистки удаляемых газов перед их возвратом на впуск двигателя или выпуском в окружающую среду.
Какие бывают системы вентиляции картера?
В зависимости от установки и требований к выбросам, продувка будет осуществляться с использованием двух типов систем: Открытая вентиляция картера (OCV) и Закрытая вентиляция картера (CCV).
Системы OCV применяются при продувке картера выхлопными газами в атмосферу. Система OCV может быть простой низкоэффективной, с низким противодавлением, с вентилятором из проволочной сетки или включать высокоэффективный коалесцирующий элемент, предназначенный для улавливания большого количества масляного тумана. Наиболее эффективные системы OCV объединяют высокоэффективный коалесцирующий фильтр с источником вакуума и механизмом регулирования давления в картере. Преимущество использования открытых систем вентиляции картера заключается в том, что возможность скопления загрязнений и масла в турбонаддуве и системах дополнительного охлаждения сводится к минимуму. Это особенно важно при использовании свалочного газа, биогаза, синтез-газа и других установок, где качество газа может быть проблемой (Solberg SME и ACVB).
Системы CCV применяются, когда продувка картера направляется обратно на впуск двигателя. В большинстве сценариев он будет направляться перед турбонаддувом (колесом компрессора) и после воздухоочистителя двигателя. Часть из них попадет в выхлопные газы двигателя. Поскольку экологические нормы становятся все более жесткими, использование систем закрытой вентиляции картера (CCV) расширяется. Отвод отработавших газов обратно через впускной тракт двигателя позволяет операторам контролировать общий объем выбросов через выхлопные газы двигателя и устранять источник выбросов. Закрытые системы вентиляции картера подходят для многих типов установок, особенно если в CCV встроена технология регулирования давления (Solberg ACV).
Оба типа систем позволяют эффективно регулировать давление в картере и соответствуют экологическим нормам. Обратитесь к диаграмме 1.1 ниже для получения дополнительной информации.
Каковы преимущества системы вентиляции картера?
Хорошо спроектированная и подобранная по размеру система вентиляции картера значительно повышает надежность двигателя и со временем снижает затраты на техническое обслуживание. Это снизит расход моторного масла и повысит экономичность и производительность двигателя. Он делает это путем регулирования давления в картере в пределах заданного диапазона и улавливания масла, содержащегося в продувочных газах.
Регулирование давления в картере
Давлением в картере можно управлять, используя воздухозаборник двигателя в качестве источника разрежения (CCV) или внешний источник разрежения, такой как регенеративный вентилятор (OCV). В любом случае необходимо регулировать уровень разрежения, чтобы обеспечить поддержание давления в картере в пределах заданного диапазона. Обычно это достигается с помощью ручных клапанов, автоматических клапанов или приводов с регулируемой скоростью вращения. Для систем CCV усовершенствованием является использование автоматических клапанов регулирования вакуума, подобных тем, которые представлены в линейках продуктов Solberg серий ACV и ACVB. Для систем OCV наиболее распространенным является ручное управление клапанами, однако другие технологии, такие как системы рециркуляции (SME-R) и автоматическое механическое управление (Solberg ACVB), набирают популярность в широком спектре применений двигателей. Технические характеристики всасывания или давления в картере двигателя обычно находятся в диапазоне от (-3) до (+2) ” W.C., (-7,5) до (+5) мбар или (-0,75) до (0,5) кпа. Технические характеристики двигателя варьируются в зависимости от марки и модели двигателя, и лучше всего проконсультироваться с руководством по эксплуатации производителя, чтобы узнать идеальный диапазон рабочего давления в картере для конкретного двигателя.
Снижение потребления масла
Картерный фильтр очищает выпускаемые выхлопные газы, чтобы убедиться в их отсутствии загрязнений, прежде чем выбрасывать их в окружающую среду или возвращать на впуск двигателя. Масляный туман является основной проблемой при удалении продувочных газов. Функция фильтра заключается в улавливании и коалесцировании масляного тумана, попадающего в систему продувки, и возврате его в двигатель или в поддон для отработанного масла. При возврате масла в картер двигателя расход масла за счет вентиляции картера может быть значительно снижен.
Повышение эффективности двигателя
Как закрытые системы вентиляции картера (CCV), так и открытые системы вентиляции картера (OCV) удаляют загрязняющие вещества из выхлопных газов картера. Эффективность фильтра особенно важна для любого применения системы CCV. Высокоэффективные коалесцирующие фильтры очень эффективны для уменьшения образования отложений на турбинах, охладителях и других внутренних компонентах. Некоторое количество твердых частиц и масляного тумана все же проходит через фильтры. Со временем будут накапливаться загрязняющие вещества, которые потенциально могут повлиять на поверхности турбонагнетателя и снизить эффективность работы. Поэтому при обратном направлении продувки через воздухозаборник двигателя лучше всего выбирать фильтры с максимально возможной эффективностью.
(Эффективность высокоэффективной фильтрации обычно составляет от 99% до 99,97% при 0,3 мкм)
Защита окружающей среды
Системы вентиляции картера с высокоэффективными фильтрами предотвращают попадание масляного тумана, дыма, неприятных запахов и других твердых частиц в окружающую среду. Когда открытые системы вентиляции картера (OCV) выпускают в атмосферу неочищенный воздух, масляный туман будет скапливаться в зданиях и на окружающем оборудовании, включая двигатель. Поскольку масло скапливается на поверхностях, оно становится опасным для скольжения, а также потенциально пожароопасным. Скопление масляного тумана в плохо проветриваемых помещениях может вызвать проблемы с дыханием и раздражение глаз у персонала завода. Кроме того, утечки в уплотнениях двигателя, вызванные избыточным давлением в картере, могут создавать опасность проскальзывания для операторов установки.
Соблюдение экологических норм
Сокращение или устранение выбросов при продувке картера может потребоваться национальным или региональным агентствам (EPA, IMO и т.д.). Конкретные требования, как правило, зависят от типа топлива, стационарной или морской установки и режима работы (непрерывный или резервный). Даже если на ваш двигатель не распространяются специальные правила, лучше всего поощрять экологическую ответственность и безопасность, улавливая выбросы отработавших масел.
Полная система. За пределами просто “Фильтра картера”
Требования к вентиляции картера уникальны для каждой модели двигателя и места установки. Двигатели с каждым годом становятся все более эффективными и сложными. В результате продукты ”один размер подходит всем" могут оказаться не лучшим решением для контроля выбросов и обеспечения оптимальной работы двигателя. Для современных, высокоэффективных двигателей с низким уровнем выбросов большинство из них требуют высокоэффективной фильтрации при минимальном противодавлении в картере двигателя. Для достижения целевых показателей выбросов и требований конкретной системы необходима соответствующая назначению открытая или закрытая система вентиляции картера. Полная система картера может включать в себя определенную конфигурацию трубопроводов, место установки, тип и расположение сливной линии, консоли для отработанного масла, расположение выхлопных газов, а также изоляционные оболочки для фильтров и трубопроводов.
Заключение
Установка идеальной системы для конкретного двигателя, установки или морского судна поможет повысить производительность двигателя, безопасность и соответствие экологическим требованиям при одновременном повышении надежности и снижении общей стоимости владения. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно систем вентиляции картера, пожалуйста, свяжитесь с Solberg Manufacturing.
Диаграмма 1.1
