Назначение вентиляции картера для поршневых двигателей
1. Защита окружающей среды и повышение производительности двигателя
Системы вентиляции картера улавливают опасные выбросы (масляный туман и твердые частицы), выбрасываемые из картеров как морских, так и стационарных поршневых двигателей и генераторных установок. Эти системы вентиляции картера способствуют соблюдению экологических норм и охране окружающей среды, защищая операторов, а также окружающий воздух, водные пути и землю. Высокоэффективная фильтрация в системах вентиляции картера защищает турбокомпрессор двигателя, промежуточный охладитель и катализатор выхлопных газов от загрязнения. Результатом является оптимальная производительность двигателя и сокращение дорогостоящего ремонта для операторов. Системы вентиляции как открытого, так и закрытого типа будут регулировать вакуум/давление в картере с помощью ручного или автоматического управления для предотвращения утечек и потери масла через уплотнения двигателя.
Различные приложения и рынки находят огромные экологические, финансовые и эксплуатационные преимущества при развертывании систем вентиляции картера, включая стационарную генерацию электроэнергии (непрерывную и резервную) для газовых и дизельных двигателей, механический привод, морские пропульсивные установки, ТЭЦ (комбинированное производство тепла и электроэнергии) и биогаз для получения энергии.
Для любого двигателя наиболее важными критериями проектирования являются следующие:
- Вентилируемый поток изношенного двигателя
- Требуемый вакуум или давление в картере
- Доступное всасывание от турбокомпрессора и перепад давления на воздушном фильтре двигателя.
Однако каждое применение представляет свои собственные уникальные проблемы. В этой статье обсуждаются решения для вентиляции картера, поскольку они связаны и решают уникальные проблемы в различных применениях и отраслях.
2. Стационарные двигатели (генерация электроэнергии)
Как экологическое законодательство влияет на выработку электроэнергии?
Во всем мире экологические стандарты для поршневых двигателей и генераторных установок продолжают становиться все более строгими в регионах по всему миру. В США система рейтинга TIER и стандарт выбросов RICE NESHAP (Национальные стандарты выбросов опасных загрязнителей воздуха для поршневых двигателей внутреннего сгорания) являются двумя яркими примерами законодательства, направленного на снижение воздействия на окружающую среду как от двигателей, работающих на природном газе, так и от дизельных двигателей. В Европе STAGE V является основным стандартом для стационарных двигателей, регулирующим выбросы от генераторных установок и двигателей с механическим приводом. Общие выбросы двигателя не должны превышать определенных уровней для получения сертификации, а выбросы картерных газов могут составлять значительный процент от общего объема (~25%). Без эффективной системы вентиляции картера для улавливания загрязнений двигатели не будут соответствовать последним стандартам, что затем повлияет на коммерческую жизнеспособность.
Закрытая система вентиляции картера, установленная на дизельной генераторной установке в центре обработки данных, для предотвращения загрязнения окружающей высокотехнологичной среды масляными выбросами.
Требования к защите персонала и рабочего пространства
В дополнение к законодательству, политика электростанций/производителей энергии в области охраны труда, техники безопасности и охраны окружающей среды стимулирует спрос на модернизацию и обновление систем вентиляции картера. При наличии большого количества установленных дизельных и газовых генераторных установок многие заводы сталкиваются с проблемой вентилируемых масляных выбросов картера. Тенденция для операторов заключается в снижении этих выбросов для защиты персонала завода, окружающей среды и оборудования.
3. Решения для систем вентиляции картера
Генераторные установки и двигатели с механическим приводом
Высокоэффективная система вентиляции картера — лучший способ защитить систему впуска двигателя, турбокомпрессор и катализатор выхлопных газов, предотвращая при этом опасные выбросы в атмосферу. Крупные мировые бренды, такие как Caterpillar, Cummins, Hyundai, Jenbacher, Kawasaki, Mitsubishi, Wartsila, Waukesha и т. д., используются как в непрерывном режиме, так и в режиме ожидания. Для генераторных установок непрерывного действия и двигателей с механическим приводом обычно используются системы открытой вентиляции картера с вакуумным усилителем для улавливания масляных выбросов и выпуска чистого воздуха в атмосферу. Поскольку грязные выбросы обычно не направляются обратно через впуск двигателя, результатом является оптимизация производительности двигателя и снижение дорогостоящего ремонта за счет более чистого сгорания. Однако при открытом выпуске в атмосферу важно, чтобы операторы улавливали масляный туман и выбросы частиц для защиты окружающей среды и персонала завода.
Система открытой вентиляции картера с вакуумным усилителем установлена на генераторной установке непрерывного действия, работающей на природном газе, на университетской электростанции.
Чтобы быть эффективными, системы вентиляции с вакуумным усилителем должны быть рассчитаны на изношенный поток картерных газов двигателя. Полная система объединяет высокоэффективный фильтр, >, встроенный источник вакуума с электродвигателем и соответствующие трубопроводы и клапаны для регулирования вакуума или давления в картере. Рабочий уровень вакуума/давления в картере определяется маркой и моделью двигателя. Например, см. модели Solberg SME или BAE которые разработаны для удовлетворения конкретных требований.
Применение дизельных электростанций
Для резервных дизельных электростанций, таких как центры обработки данных, больницы и университеты, наиболее распространены закрытые системы вентиляции картера. Эти двигатели используют всасывание/вакуум из турбокомпрессора/впускного отверстия двигателя для отвода выбросов из картера и через высокоэффективный фильтр. Хотя часы работы этих генераторных установок ограничены, эффективность выбросов имеет решающее значение для предотвращения загрязнения турбокомпрессора и системы впуска двигателя ниже по потоку. Любые неочищенные выбросы картера будут проходить через двигатель и отрицательно влиять на общие выбросы выхлопных газов двигателя. Кроме того, учитывая чувствительную и чистую среду установки, контроль выбросов имеет решающее значение.
Система вентиляции картера, такая как Solberg серия ACV, представляет собой конструкцию закрытой вентиляции картера, размер которой рассчитывается на основе изношенного прорыва газов двигателя. Этот стиль использует вакуум/всасывание из впускного отверстия двигателя и турбокомпрессора для всасывания масляного тумана через высокоэффективный масляный коалесцирующий фильтр. Встроенный мембранный клапан регулирует уровень вакуума на стороне картера фильтра для соответствия требованиям производителя двигателя.
Независимо от того, открытая или закрытая система вентиляции картера, внутренние масляные коалесцирующие фильтры Solberg эффективны до 99,97% при 0,3 микрона. Оба улавливают масляный туман и взвешенные частицы, обеспечивая высокий уровень защиты двигателя и окружающей среды.
4. Стационарные двигатели (механический привод)
Как газовые, так и дизельные стационарные двигатели также используются для привода механического оборудования, такого как газовые компрессоры и насосы для перекачки жидкости. Эти приложения обычно работают в непрерывном режиме, поскольку они обслуживают газопроводы, водоочистные сооружения и другие критически важные процессы. Двигатели часто подпадают под действие того же законодательства, что и двигатели, используемые для выработки электроэнергии; кроме того, операторы двигателей часто сосредоточены на защите здоровья и безопасности своих сотрудников, а также окружающей среды. Учитывая непрерывный характер и критический режим этих приложений, производительность и надежность двигателя имеют первостепенное значение.
Вакуумная система открытой вентиляции картера установлена для устранения выбросов масляного тумана из механического привода двигателя на природном газе.
По этим причинам высокоэффективные системы вентиляции картера важны для защиты операторов, окружающей среды и самого двигателя. Как вакуумные (серии BAE и SME), так и закрытые картеры (серия ACV) компании Solberg используются для улавливания вентилируемых масляных выбросов картера при поддержании необходимого вакуума или давления в картере.
Морские двигатели и электроэнергия
Непрерывная работа и контроль выбросов
Безопасность, безотказная работа и минимизация технического обслуживания являются основными целями для операторов морских двигателей. Критически важные морские применения включают двигатели и электроэнергию для военных кораблей, буксиров, танкеров, земснарядов, круизных судов и т. д. Учитывая ограниченный характер экипажа и пассажиров, контроль выбросов имеет решающее значение. Поскольку выбросы картера в основном состоят из масляного тумана, они становятся опасными для дыхания и скольжения на палубах кораблей. Попав на палубу или конструкцию корабля, масло нанесет ущерб окружающей среде, смываясь в окружающие водные пути.
Решения для морских применений
Жизнеспособным решением для решения проблем морских применений является усовершенствованная вакуумная система вентиляции картера с открытым приводом, например, серия Solberg BAE. С точки зрения выбросов эти системы включают коалесцирующие фильтры с эффективностью 99,97% для масляного тумана и частиц размером 0,3 микрона. Коалесцирующий фильтрующий элемент способствует созданию чистой воздушной среды для дыхания на судне и предотвращает загрязнение масляным туманом палубы и окружающих водных путей.
Вакуумные системы открытой вентиляции картера, модернизированные на дизельных двигателях (морское исследовательское судно) для улавливания опасных масляных выбросов.
Регулировка и поддержание естественного давления в картере
Марки судовых двигателей, включая Caterpillar, Daihatsu, Hyundai, MaK, Man Diesel, Niigata и Wartsila, обычно используются в самых жестких условиях. Особенностью большинства судовых дизельных пропульсивных двигателей является то, что они идеально работают при атмосферном или слегка положительном давлении в картере. Открытая система вентиляции картера с рециркуляцией включает в себя встроенные трубопроводы для автоматического поддержания естественного давления в картере двигателя и устраняет необходимость в ручной регулировке или дорогостоящем электронном управлении. См. примеры этого стиля с сериями Solberg BAE и SME. Уникальная конфигурация трубопроводов «рециркуляции» не только поддерживает естественное давление в картере, но и обеспечивает естественный сброс давления в случае полного засорения внутреннего фильтрующего элемента или отказа источника вакуума. Эти саморегулирующиеся функции позволяют экипажу судна сосредоточить свое внимание на критически важных судовых обязанностях.
5. Установка системы и соображения
Модернизация и новые установки требуют рассмотрения нескольких факторов для обеспечения идеальной производительности:
- Вентиляционный трубопровод:мы рекомендуем поддерживать диаметр вентиляционной трубы к системе вентиляции картера и от нее, избегая при этом низких точек и ловушек, чтобы предотвратить скопление масла.
- Сливные линии/трубопроводы: во время работы масло коагулирует и собирается в фильтре вентиляции картера и должно постоянно сливаться. Мы рекомендуем, чтобы подключенная сливная линия была погружена ниже низкого уровня масла в масляном поддоне картера или контейнере для отработанного масла. Место назначения масла зависит от рекомендаций производителя двигателя. Неправильный слив приведет к обходу масла вокруг фильтра и выбросу тумана либо в атмосферу (открытая конфигурация картера), либо в систему впуска двигателя (закрытая конфигурация картера).
- Высота монтажа: поскольку система вентиляции картера обычно находится под вакуумом и подключена сливная линия, высота установки имеет решающее значение для обеспечения надлежащего слива и предотвращения обхода масла. Инженерная группа Solberg порекомендует идеальную минимальную высоту монтажа во время технических обсуждений с нашими клиентами.
6. Заключение
Независимо от применения для стационарной мощности, механического привода или морской мощности, задачи для операторов схожи: контроль выбросов и производительность двигателя. Система вентиляции картера, соответствующая назначению, позволяет операторам решать эти задачи. Обширный практический опыт Solberg с клиентами и потенциальными клиентами привел к созданию обширной базы знаний, которой мы постоянно делимся с рынком. Наша миссия — быть ведущим ресурсом на рынке генерации электроэнергии, предлагая высокопроизводительные системы вентиляции картера. Проектирование систем Solberg, технические знания и практический опыт приведут к наилучшему решению для вашего приложения.
Свяжитесь с Solberg и узнайте больше о том, как наши системы вентиляции картера могут предоставить решения для ваших уникальных задач приложения.