CC BY
118
18. MARC и XML-ресурсы, посвященные сопряжению MARC и XML: словари (DTD), конверторы. Библиотека Конгресса США [Электронный ресурс]. Электрон. дан. Режим доступа: http:// lcweb.loc.gov/marc/marcsgml.html
УДК 626.4 А. А. Кардаков,
соискатель,
СПГУВК
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЕЙ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ ТОПЛИВА
THE IMPROVEMENT OF RELIABILITY OF THE FUEL EQUIPMENT BY CAVITATION PROCESSING OF THE FUEL
При эксплуатации СЭУ на тяжелых сортах дизельного топлива, предлагается проводить кавитационную обработку топлива при непосредственной его подаче судовым двигателям с помощью устройства «Генератор кавитации 3» (Патент РФ № 2084681). При обработке тяжелых сортов топлива, устройство «Генератор кавитации 3» позволяет: уменьшить их вязкость и плотность, снизить температуру вспышки, уменьшить в топливе размеры твердых примесей и частиц водной фазы, что существенно повышает надежность топливной аппаратуры дизеля.
When using marine power plants on the heavy grades of diesel fuel, cavitation processing of the fuel directly to its filling ship engines with the device “Generator of cavitation 3” (Patent of Russia № 2084681) is supposed to be carried out. While processing of heavy grades of the fuel the device “Generator of cavitation 3 ” allows: to reduce its viscosity and density, to decrease the flash point temperature, to cut down the size of the fuel solid contents and particles of the water phase which significantly increase the reliability of the fuel equipment of diesel engines.
Ключевые слова: кавитационная обработка топлива, надежность топливной аппаратуры, прецизионные пары топливной аппаратуры.
Key words: cavitation fuel processing, reliability of the fuel equipment, precision pairs of the fuel equipment.
ОДНИМ из способов повышения надежности топливной аппаратуры судовых дизелей является кавитационная обработка топлива в системе топливо -подачи.
Кавитациионная обработка топлива наиболее эффективна при использовании в дизельных двигателях высоковязких мазутов, получаемых из остаточных фракций нефтепереработки. В мазуте содержатся наиболее тяжелые фракции углеводородов, продукты термического крекинга, окисления, полимеризации, коксования, негорючих минераль-
ных веществ, металлов, золы, механических примесей, вода.
Опыт эксплуатации дизелей на тяжелых сортах дизельного топлива выявил ряд суще-ственных недостатков технического, экономического и экологического характера:
— ухудшение организации рабочего процесса в цилиндрах дизеля;
— возрастание количества нагароотло-жений на рабочих поверхностях распылителей форсунок и ЦПГ;
— увеличение износов деталей ЦПГ,
Выпуск 2
Выпуск 2
[Л
топливной аппаратуры и газовыпускной системы дизеля;
— рост трудозатрат на обслуживание и ремонт механизмов и устройств дизеля;
— повышение токсичности выхлопных
газов.
В минеральной массе мазута присутствует значительное количество металлов, в том числе и ванадия, окислы которого вызывают интенсивную коррозию металлов, приводящую к разрушению поверхностей нагрева ЦПГ. Образующаяся при сжигании мазута зола, отлагаясь на поверхностях деталей дизелей, вызывает ускоренный износ трущихся поверхностей, затрудняет отвод тепла к охлаждающим средам.
Анализы качества мазута, хранящегося в емкостях на нефтебазах, показывают, что содержание воды в мазуте может достигать 10-15 %. С таким содержанием воды мазут подлежит специальной обработке, позволяющей улучшать его качественные характеристики и возможность применения в качестве дизельного топлива.
При обработке топлива за счет интенсивных кавитационных процессов повышается степень дисперсности частиц остаточных фракций, разрушаются конгломераты продуктов полимеризации мазута. Под воздействием кавитации в высоковязких топливах углеводородные молекулы расщепляются на более легкие, активные радикалы, обусловливающие улучшение основных качественных характеристик топлива: уменьшение вязкости в 4 и более раз, уменьшение плотности до 3 %, снижение температуры вспышки в среднем на 30 %, измельчение конгломератов остаточных фракций до размерного ряда частиц 1-5 мкм. В объеме потока в режиме кавитационного течения происходит интенсивная гомогенизация жидкости до создания мелкодисперсной водотопливной эмульсии (ВТЭ) с размерным рядом частиц водной фазы 1-5 мкм [1; 2].
В ходе экспериментальных исследований установлено, что в качестве топлива ВТЭ с содержанием воды 5-10 % ускоряет процесс сгорания в 5-6 раз. Более полное и ускоренное сгорание топлива предохраняет детали ЦПГ и тракта газовыпускной системы от за-
грязнения продуктами сгорания и уменьшает абразивный износ их поверхностей [2].
Необходимость включения в систему топливоподготовки гидродинамических устройств, позволяющих произвести обработку топлива, приготовление ВТЭ на уровне процессов ультразвуковой кавитации, обосновано рядом исследований и результатами длительной эксплуатации дизелей на ВТЭ.
В качестве устройства по кавитационной обработке топлива в системе топливопо-дачи дизелей предлагается «Генератор кавитации 3», являющийся гидродинамическим устройством, обеспечивающим возникновение режима ультразвуковой кавитации за счет перепада давлений на входе и выходе устройства (рис. 1) [3].
Рис. 1. «Генератор кавитации 3»
Генератор кавитации работает следующим образом. Топливо подается под давлением через подводящий трубопровод 1 во внешнюю напорную камеру 2, из нее поступает одновременно в подвижную 3 и неподвижную 4 части излучателя через входные тангенциальные каналы 5. Происходит закручивание потока внутри излучателя и за счет этого поток топлива разделяется по удельным массам в отводящем трубопроводе 6. Фракции потока с различными удельными массами распределяются по внутренним трубам 7, то есть происходит сепарирование потока. Для получения резонансной частоты ультразвуковых колебаний предпринимается вращение подвижной части излучателя 3 штоком с маховиком 8. В излучателе происхо-
дит кавитационный режим движения потока и поддерживается за счет его закручивания внутри излучателя.
При выходе потока из излучателя в область высокого давления кавитационные полости схлопываются, а имеющиеся в топливе водяные и смолисто-асфальтовые частицы разбиваются, топливо эмульгируется и гомогенизируется.
Известны гидродинамические устройства для обработки топлив, имеющие существенные недостатки, по причине которых они не нашли применения в эксплуатационной практике. Например: устройство, имеющее возможность работы только в периодическом режиме (А. с. СССР № 1516148); устройство, имеющее недостаточную интенсивность кавитации, не позволяющую эффективно обрабатывать тяжелые типы топлив (А. с. СССР № 1532083); устройство, имеющее возможность работы при преобразовании энергии потока жидкости в энергию высокочастотных колебаний только с фиксированной частотой (Патент Франции № 2612657).
Устройство «Генератор кавитации 3» (Патент РФ № 2084681), разработанное при участии автора статьи, свободно от этих недостатков и позволяет обрабатывать различные жидкости с повышенным их расходом, при этом имеет простую технологию изготовления и возможность применения при непосредственной подготовке и подаче топлива в СДВС.
В зависимости от давления подачи топлива (давление от 2 до 500 атмосфер) может обеспечить различные генерируемые частоты (от 1 кГц до 20 МГц).
По результатам испытаний устройства «Генератор кавитации 3» выявлено, что при обработке дисперсных систем с размером включений до 100 мкм размеры включений снижаются до 5 мкм. При обработке воднотопливных эмульсий стабильность получен-
ных систем составила 30 и более суток.
Желаемый технический результат достигается тем, что излучатель генератора с тангенциальными отверстиями состоит из двух частей (подвижной и неподвижной), которые соединены встык, при этом подвижная часть излучателя может вращаться вокруг своей оси. Входные тангенциальные отверстия излучателя выполнены со сменными вкладышами различных проходных сечений. Отводящий трубопровод включает в себя одну или несколько внутренних труб, расположенных соосно с ним.
Таким образом, кавитационная обработка тяжелых топлив в системе топливопо-дачи судовых дизелей является эффективным способом повышения надежности топливной аппаратуры, которая может обеспечить:
— уменьшение вязкости и плотности топлива, что понижает величину сил трения в прецизионных парах топливной аппаратуры, способствует снижению их перегрева и заклинивания, образованию нагара на поверхности элементов распылителей форсунок;
— снижение температуры вспышки, что значительно улучшает способность топлив к самовоспламенению, определяющую дальнейший процесс сгорания и уровень тепловых и механических напряжений в деталях ЦПГ;
— уменьшение размеров твердых примесей в топливе, что снижает вероятность образования задиров на поверхности прецизионных пар, коррозии деталей топливной аппаратуры, ЦПГ и газовыпускной системы, увеличивая их ресурс;
— гомогенизацию обводненных топлив до уменьшения размеров частиц водной фазы до 1-5 мкм, что дает возможность их применения без отрицательного воздействия водной составляющей на прецизионные пары топливной аппаратуры, не вызывая нарушений в работе.
а
Список литературы
1. Завгородний Б. В. Применение гидродинамических устройств на судах в энергосберегающих и природоохранных технологиях / Б. В. Завгородний // Морская индустрия. — 2001. — № 1.
Выпуск 2
Выпуск 2
2. Завгородний Б. В. Применение ультразвуковых кавитационных технологий для улучшения качественных характеристик топлив / Б. В. Завгородний // Энергосбережение — № 3. — 2003.
3. Пат. 2084681. ЯИ, МКИ С1 Б 02 М 27/08, В 06 В 1/20. Генератор кавитации-3 / Афанасьев А. В., Кардаков А. А. [и др.]. № 94037454/06.— Заявл. 28.09.94.
УДК 621.3.087.9 Г. Н. Румянцева,
канд. техн. наук, доцент, СПГУВК;
Г. Е. Барщевский,
аспирант,
СПГУВК
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА СУДОВЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
FORECASTING OF AUTOMATIC ELECTRIC POWE SYSTEMS QUALITY
Для более точного прогнозирования значений показателей качества электромагнитных процессов СЭЭС в статье предложен экспериментально-аналитический метод прогнозирования, основанный на мультипликативно-полиномиальных моделях. Применение подобных моделей для прогнозирования дает достаточно точные результаты, а их разработка в ряде случаев требует значительно меньших затрат на вычислительный эксперимент.
For a more accurate forecasting of the values of quality parameters of electromagnetic processes in the SEEA the paper proposes an experimental analytical methodfor forecasting, based on the multiplicative-polynomial models. The use of such models to predict the yields fairly accurate results, and their development in some cases requires significantly less cost of computer experiment.
Ключевые слова: прогнозирование, мультипликативно-полиномиальные модели, вычислительный эксперимент.
Key words: forecasting, multiplicatively polynomial models, computer experiment.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ — это исследовательский процесс, в результате которого получают прогноз о состоянии объекта. Прогноз является вероятностным суждением о возможном состоянии объекта или об альтернативных путях его достижения [1]. Известно большое количество методов, методик и способов прогнозирования. Все они основаны на двух крайних подходах: эвристическом и математическом. Эвристические методы базируются на использовании явлений или процессов, не поддающихся формализации. Для математических методов прогнозирования характерен подбор и обоснование математической модели исследуемого процесса, а также способов определения ее
неизвестных параметров. Авторами предлагается использовать комплекс полиномиальных моделей СЭЭС для решения задач автоматизации процессов экспериментально-аналитического прогнозирования показателей качества СЭЭС.
Между экспериментальными значениями и значениями, полученными расчетным путем, существует определенное расхождение. Для более точного прогнозирования значений показателей качества электромагнитных процессов СЭЭС может быть предложен экспериментально-аналитический метод прогнозирования, основанный на мультипликативно-полиномиальных моделях. Применение мультипликативно-полиномиальных
