PREZENTAREA MOTORULUI PRINCIPAL WARTSILA X72 DF [309205]

CAPITOLUL II

PREZENTAREA MOTORULUI PRINCIPAL WARTSILA X72 DF

2.1.Descrierea generală a motorului de propulsie tip Wartsilla X72DF

Motoarele tip Wartsila X [anonimizat], [anonimizat] / VLOC, [anonimizat]. Aceste motoare au o [anonimizat].

Figura 2.1.Motor Wartsila X72

(http://articles.maritimepropulsion.com)

Tabelul 2.1.Caracteristici motor Wartsila X72

Figura 2.2.Motor Wartsila X72 – caracteristici dimensionale

(Wärtsilä Low-speed Generation X Engines – WinGD X – 2016)

Figura 2.3.Motor Wartsila X72 – părți componente

(Low-[anonimizat]. – 2016)

Tabelul 2.2.Părți componente motor Wartsila X72

2.2.Parametrii de funcționare ai motorului

Temperaturi :

Ieșirea apei de răcire …………………………………………80-85 °C

Ieșirea uleiului din motor…………………………………… 90-95 °C

Ieșirea gazelor de evacuare din cilindri……………………max.550 °C

Presiuni :

Ulei înainte de intrarea în motor………………………………4.9-5.9 bar

Apa de răcire după ieșirea din pompa de apă…………………1.9-2.4 bar

Apa auxiliară după ieșirea din pompa auxiliară………….………1.96 bar

Aerul de supraalimentare………………………………..………0.735 bar

Debite :

Pompa de apă………………………….………………………600 m3/h

Pompa de apă auxiliară………………………………………..330 m3/h

Agregate și dispozitive pentru deservirea motorului:

Agregat de preîncălzire a apei de răcire

Electropompa pentru ungerea preliminară

Dispzitiv de comandă pentru reglarea manuală a turației mtorului

Telecomanda turației electrică

Tablou de avertizare și oprire

Pârghia de oprire pe axul regulatorului

Dispozitiv pentru acționarea clapetei de oprire rapidă

Baterii de acumulatori

Tobe de eșapament

2.3.Beneficile motorului Wartsila X72DF

Eficiență mărită a motorului

Odată cu motoarele tip X, consumul de combustibil a fost redus cu mai mult de 2% în comparație cu motoarele tip RTFLEX datorită cursei pistonului foarte lungi. Un procent privind economia de combustibil de 3% poate fi atins prind scăderea puterii motorului.

Turație scăzută

Motoarele din gama X au fost proiectate pentru turație foarte scăzută permițând astfel crețterea diametrului elicei. Acest lucru crețte eficiența propulsiei cu mai mult de 5%.

Costuri competitive

Costul de bază de proiectare esdte monitorizat pe toată perioada de viață a motorului. [anonimizat]. Întreaga familie de motoare tip X [anonimizat].

Dimensiuni compacte și greutate scăzută

Cursa pistonului a [anonimizat] a crește raportul cursă / diametru foarte optim. Acest lucru maximizează eficiența de combustibil și în același timp menține dimensiunile motorului compacte și greutatea mai mică comparativ cu motoarele din aceiași gamă de pe piață.

Motor compatibil IMO III

Motoarele au fost proiectate pentru o interfață cu agregatele tip SCR (de înaltă și joasă presiune) pentru a atinge limitele IMO III.

Motor compatibil cu LGN

Motoarele pot fi cu ușurință convertite pentru a opera în modul gaz pentru IMO III.

Producție de abur mare și sistem de recuperare a căldurii

Motoarele pot fi echipate cu un controler analogic opțional pentru valvula bypass a turbocompresorului care are rolul de a deschide debitul de abur atunci când este nevoie.Pentru motoare cu diametrul cilindrului mare, conceptul de recuperare a căldurii dezvoltă posibilitatea de a crește eficiența totală a navei și de a îmbunătăți indicele EEDI.

Figura 2.4.Puterea motorului vs consum specific de combustibil

(Wärtsilä Low-speed Generation X Engines – WinGD X – 2016)

2.4.Modul de funcționare al motorului

În timpul cursei de comprimare, aerul este presat în antecameră prin găurile difuzorului și aprinde o parte mică din combustibilul injectat, dat fiind că temperatura aerului comprimat din antecameră se ridică peste temperatura de aprindere a combustibilului. Această ardere parțială produce o ridicare a presiunii în antecameră și trimite la inceputul cursei de ardere combustibilul nears în cilindru prin găurile difuzorului. Combustibilul se amestecă cu aerul fierbinte, producându-se arderea și astfel dezvoltarea lucrului mecanic. Presiunea crescută împinge pistoanele respecțive în jos și roteste arborele coțit, prin intermediul bielelor. Puterea produsă este transmisă mai departe prin cuplajul montat la flanșa arborelui cotit.

Toate motoarele Wartsila X au fost proiectate cu un sistem complet electronic ce controlează sistemul common-rail care a fost dezvoltat și îmbunătățit pe baza față de sistemului common-rail al motoarelor X.

În combinație cu procesul termodinamic optimizat și conceptul de setare a parametrilor motorului, sistemul common-rail oferă performanțe superioare. Avem o mare eficiența a componentelor de injecție a combustibilului (pompe de combustibil de înaltă presiune și injectoare) ce contribuie la consumul redus de carburant al întregului motor. Acest sistem permite comutarea pe oprit a injectoarelor individuale ale cilindrilor, optimizând astfel atomizarea injecției de operare în funcție de aerul și combustibilul disponibil a cerut.

Tehnologia Common-Rail oferă o mare flexibilitate a motorului pentru un consum redus de combustibil, o funcționare minimă a turației, funcționare fără fum la toate vitezele de rulare și controlul foarte bun al emisiilor de gaze de eșapament.

Reglarea excelentă a funcționării motorului privind performanțele este furnizate de sistemul X, de asemenea, este foarte optimizată și capacitatea de manevrare precum și cele mai mici operații la diferite turații, de exemplu, în timpul tranzitului canalului și al intrării în port. Tehnologia common-rail a motoarelor X joacă un rol-cheie permițând proprietarilor de nave să facă față provocărilor legate consumul de combustibilul.

Motorul este dotat cu sistem de injecție cu rampă comună care se poate observa în figura de mai jos.

Figura 2.5. Sistemul de injecție cu rampă comună

(https://www.wartsila.com)

Figura 2.6.Componentele sistemului de injecție cu rampă comună

(https://www.wartsila.com)

2.5.Controlul electronic al motorului Wartsila

Toate funcțiile sistemului Wartsilla X sunt controlate și monitorizate prin sistemul WECS (Wartsilla Engine Control System).

Acesta este un sistem electronic modular cu unități de control cu microprocesoare separate pentru fiecare cilindru în parte, și la rândul lor supravegheate de unități de control cu microprocesoare duble. Acestea dezvoltă interfața regulatorului electronic cu sistemul de control al navei de la distanță și cu sistemul de alarme.

Unitățile de control cu microprocesoare sau uitpșile de control electronic sunt montate direct pe motor în fața rampei comune sau adiacent acesteia.

Un semnal esenția de intrare către WECS îl reprezintă unghiul arborelui cotit. Acesta este măsurat cu acuratețe de către 2 senzori montați sub arborele cotit în partea liberă a motorului. Cei doi senzori sunt antrenați de către un sistem de curele și roți dințate, deci mișcarea axială și radială a arborelui cotit nu trece de urmărirea senzorilor. Senzorii sunt dezvoltați special pentru a da unghiul arborelui cotit imediat ce sunt alimentați cu energie electrică.

Motoarele Wartsila X sunt dotate cu sistemul WECS 9500. Acest sistem dezvoltă un sistem de comunicații cu sistemul de automatizare al navei precum și cu producătoarul.

Motorul Sulzer RTA are o interfață standardizată (DENIS – diesel engine interface specification) pentru controlul la distanță și sistemele de siguranță. Acest sistem definește interfața dintre echipamentul montat pe motor și sistemele navei.

Figura 2.7.Unitățile de control electronic în fața rampei comune ale motorului

(https://www.wartsila.com)

Sistemul de control la distanță trimite comenzi de manevră către WECS. Sistemul de control la distanță procesează semnalele de viteză de la telegraful motorului în concordanță cu încărcarea motorului și limitările de combustibil, și generează un semnal de referință privind consumul de combustibil pentru WECS în concordanță cu DENIS.

Figura 2.8. Schema sistemului automat de combustibil

(https://www.wartsila.com)

2.6.Componentele sistemului de alimentare cu combustibil

Așa cum se reprezintă în figura urmatoare, instalația de alimentare cu combustibil este compusă din:

Tancul de combustibil (tancuri de serviciu);

Filtru brut;

Pompa de alimentare cu combustibil;

Filtru fin;

Pompa de injecție;

Injectoarele;

Tubulatura de joasă presiune;

Tubulatura de înaltă presiune;

Tubulatura de aer;

7 2 3 4 5 6

Figura 2.9. Istalația de alimentare cu combustibil

Modulul de organizare a instalației de alimentare cu combustibil, numărul și felul elementelor sale componente, precum și parametrii costructivi-funcționali depind de tipul și de destinația motorului pe care instalația urmează să-l echipeze.

Astfel la motoarele de puteri mici și mijlocii, pompa de alimentare, filtrele și echipamentul de injecție sunt montate pe motor. În acest caz instalația conține o pompa de injecție monobloc. Pompa de alimentare va debita mult mai mult combustibil decât este consumat în cilindri. Surplusul este colectat și returnat la tancul de alimentare.

La motoarele semirapide și cele lente se utilizează pompe de injecție separate montate pe fiecare cilindru în parte. Din motive de compacitate se poate întâlni situația în care pompa de injecție și injectorul formează un ansamblu comun. Colectarea surplusului de combustibil se face prin intermediul unei supape de retur.

La motoarele navale lente trebuie să se asigure funcționarea atât pe motorină cât și pe combustibil marin greu. În acest caz combustibilul marin greu trebuie să fie preâncalzit pentru micșorarea vâscozității. Deasemenea combustibilul este supus unui proces de separare a impurităților mecanice și a apei.

În figura următoare este prezentat sistemul de alimentare cu combustibil al motorului Wärtsilä X.

Figura 2.10. Sistemul de tratatre a combustibilului utilizat pentru motorul Wärtsilä

(https://www.wartsila.com)

Semnificația notațiilor este următoarea:

tanc de decantare pentru combustibil marin greu;

tanc de serviciu pentru combustibil marin greu;

tanc de serviciu pentru motorină;

motorul principal;

valvulă cu trei căi;

filtru brut;

pompe de alimentare de joasă presiune;

tanc de amestec;

pompe de alimentare de înaltă presiune;

preâncălzitoare de combustibil;

filtru fin cu încălzire;

pompă de injecție;

tubulatură de preaplin;

tubulatură de bypass;

valvulă regulatoare de presiune;

retur de la pompa de injecție;

retur de la tubulatura de înaltă presiune;

sistem de monitorizare a scurgerilor de combustibil;

36- tubulatură de retur;

la separatorul de combustibil;

la tubulatura de aerisire;

de la separatorul de motorină;

de la separatorul de combustibil marin greu;

de la pompa de transfer;