Анотація до роботи:

Буй Ань Тхи. Підвищення ефективності суднових дизельних установок при роботі на паливах широкого фракційного складу. – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05 – "Суднові енергетичні установки".

Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв 2007.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності морських перевезень нафти та нафтопродуктів танкерами, суднами FPSO (Floating Production Storage and Offloading), нафтовидобуваючих платформ та іншими суднами, які мають на борту сиру нафту, за рахунок використання дизельними енергетичними установками цих суден отриманого на борту палива широкого фракційного складу.

Визначений вплив технохімічних властивостей цих палив на основні показники робочого процесу суднового ДВЗ. Показано, що наявність легких фракцій у складі ПШФС підвищує кут затримки самозапалення паловоповітряної суміші у циліндрах ДВЗ на 0,5...6,0 град. п.к.в. у залежності від навантаження двигуна та вмісту легких фракцій.

Встановлено, що параметри робочого процесу та динаміка тепловиділення залежать від цетанового числа палива і від вмісту ароматичних вуглеводнів. Для зменшення негативного впливу зазначених факторів на показники суднового ДВЗ необхідно регулювати кут випередження подачі палива у межах 1,5…7,5 град. п.к.в. у залежності від технохімічних властивостей ПШФС, які використовуються.

Визначений вплив легких фракцій на паливну економічність суднових ДВЗ. Встановлено, що наявність цих фракцій збільшує питому витрату палива на 1,5...7,5% у залежності від навантаження двигуна, вмісту легких фракцій та щільності палива.

Результати дослідження дали змогу встановити принципову можливість ефективної експлуатації суднових ДВЗ на паливах широкого фракційного складу. При цьому використання ПШФС можливе без модернізації двигуна за рахунок раціональних регулювань паливної апаратури.

На підставі результатів дисертаційної роботи можна зробити наступні висновки:

1. Аналіз вітчизняної та іноземної літератури дозволив встановити можливість підвищення економічної ефективності суднових дизельних енергетичних установок за рахунок зменшення паливної складової експлуатаційних витрат шляхом використання нафтових палив широкого фракційного складу, вартість яких при виробництві на борту судна складає 40…70 доларів США за тонну та є суттєво нижче, ніж вартість стандартних дизельних палив.

2. Прийняті у роботі методи та методики досліджень відповідають сучасним вимогам, достатньо перевірені при дослідженнях робочих процесів у дизельних двигунах та дозволили отримати надійні результати. Середньоквадратичне відхилення показників при перевірці адекватності математичної моделі не перевищує 15%, а довірчий інтервал для значення індикаторного тиску – не менш, ніж 0,93.

3. Експериментально встановлено, що технохімічні властивості нафтових палив широкого фракційного складу, отримані шляхом неповної перегонки, припускають використання цих палив для суднових дизельних двигунів. Цетанові числа цих палив знаходяться у межах 45…55, вміст легких фракцій – 10…40%, кінематична в'язкість при 20С – 3,2…3,6 мм²/с, температура застигання – 15…–17С, кислотність – 5 мг КОН/100 см³ палива, вміст фактичних смол – 38…40 мг/100 см³ палива, йодне число – 5 г I₂/100 г палива, коксуємість 10 %-ного залишку – 0,2 %, щільність при 20 С – 805…840 кг/м³.

4. Встановлено експериментально, що технохімічний склад палива широкого фракційного складу становить найбільш суттєвий вплив на період затримки запалення на часткових навантаженнях суднового ДВЗ. У межах навантаження 20…60% від номінального період затримки запалювання ПШФС складає 12…14 град. п.к.в. або на 4…6 град. більше, ніж стандартного дизельного палива. У межах навантаження 60…100% від номінального період затримки запалення ПШФС перевищує аналогічний показник для стандартного палива всього на 0,5…1,5 град. п.к.в. Визначаючим у цьому випадку є вміст легких фракцій, які, випаровуючись, знижують температуру паливоповітряної суміші, що й збільшує час, потрібний для досягнення умов самозапалення.

5. У результаті експериментальних досліджень встановлено, що параметри робочого процесу та динаміка тепловиділення залежать від цетанового числа палива і від вмісту ароматичних вуглеводнів. Для зменшення негативного впливу зазначених факторів на робочі показники суднового ДВЗ необхідно регулювати кут випередження подачі палива у межах 1,5…7,5 град. п.к.в. у залежності від технохімічних властивостей ТШФС, які використовуються.

6. Встановлено експериментально, що присутність у паливі широкого фракційного складу легких фракцій збільшує питому витрату палива суднового ДВЗ. У найбільшій мірі це проявляється при навантаженнях у межах 20…40% від номінальної та складає у залежності від вмісту легких фракцій 4,0…7,5% та пов'язане, як з погіршенням розпилу палива, так й з пониженням його щільності та, відповідно, масової теплотворної спроможності циклової подачі. На навантаженнях у межах 40…100% збільшення питомої витрати палива складає всього 1,5…2,0% та пояснюється виключно більш низькою щільністю цього палива та, відповідно, меншою енергією, яка вноситься з цикловою дозою палива в циліндр двигуна.

7. Розроблена диференціальна математична модель робочого процесу у циліндрі суднового ДВЗ, яка враховує вплив технохімічних властивостей палива, достатньо адекватно описує процеси, які відбуваються у цьому двигуні. Відхилення розрахункових величин, отриманих математичним моделюванням, не перевищує 20% від значень, отриманих експериментальним шляхом. Така модель може бути використана для дослідження та аналізу робочих процесів і виробітки рекомендацій по налагодженню паливної апаратури при роботі суднового ДВЗ на паливах широкого фракційного складу та альтернативних паливах при вмісті легких фракцій у діапазоні 0…40%.

8. Використання палива широкого фракційного складу може бути реалізоване у суднових двигунах, які знаходяться у експлуатації без змін у конструкції двигуна. Необхідне переналагодження паливної апаратури, у відповідності до рекомендацій цієї роботи, може бути здійснена у межах заводських регулювань.

9. Використання палив широкого фракційного складу для енергетичних установок танкерів, суден FPSO, а також для нафтодобуваючих платформ та інших суден, які перевозять нафту та нафтопродукти, дозволяє знизити долю паливної складової у експлуатаційних витратах у 1,5…3,5 рази, що при потужностях дизельних енергетичних установок у діапазоні 5000…20000 кВт дає річну економію приблизно 1,5…6,0 млн. доларів США.

10. Визначені шляхи подальшого удосконалення робочого процесу у судновому ДВЗ з метою наближення характеристик цього процесу до оптимальних значень, які відповідають мінімальним витратам палива та, відповідно, зниженню доли паливної складової у експлуатаційних витратах на СЕУ та судно у цілому.

Публікації автора:

1. Ткач М. Р., Тимошевский Б. Г., Тхы Б. А. Математическое моделирование рабочих процессов ДВС при работе на альтернативных топливах // Науково-методичний журнал. Т. 43. Вип. 30. Техногенна безпека. –Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. Могили, 2005. – С. 69–75.

2. Ткач М. Р., Тимошевский Б. Г., Тхы Б. А. Повышение точности измерения индикаторного давления в цилиндре ДВС методом прямого преобразования Фурье // Двигатели внутреннего сгорания: Науч-техн. журнал. - Х.: НТУ "ХПИ", 2005. - №2. - С. 23-25.

3. Ткач М. Р., Тимошевский Б. Г., Тхы Б. А. Экспериментальное исследование работы судового ДВС на альтернативном топливе // Двигатели внутреннего сгорания: Науч-техн. журнал. - Х.: НТУ "ХПИ", 2006. - №2. - С. 114-118.

4. Тхы Б. А. Исследование рабочего процесса в двигателе внутреннего сгорания, используюшего нестадартное топливо // Збірник наукових праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2007. - №1 (412). - С. 84-88.