Система запуска судового двигателя. Выхлопные газы.

25.02.2021

Система запуска судового двигателя

Для того чтобы запустить двигатель внутреннего сгорания, как известно, его надо несколько раз провернуть, чтобы цилиндры заполнились рабочей смесью, она сжалась и воспламенилась, толкая поршни. Рукоятка, которой заводились старые советские автомобили, для двигателя размеров с дом не подойдёт, нужно что-то помощнее. На судах для этого традиционно используется сжатый воздух, хранящийся в баллонах под давлением 30 бар.

При этом главные двигатели малой мощности или вспомогательные двигатели могут заводиться с помощью электрических или пневматических стартовых моторов, работающих от аккумуляторов или сжатого воздуха. Для этого должна быть предусмотрена система зарядки аккумуляторных батарей, или компрессор для закачки воздуха в баллоны при работающем двигателе. Такой стартовый мотор прокручивает двигатель за зубчатый маховик, пока он не заведётся.

Когда двигатель заводится от сжатого воздуха, он подаётся в цилиндры через работающий от распредвала отдельный распределитель с клапанами, в том же порядке, как и при работе двигателя. Когда двигатель проворачивается, впрыскивается топливо и подача воздуха прекращается.

Для старта обычно достаточно 10 бар. Тем не менее, в баллонах обязательно должно быть давление в 30 бар, чтобы при необходимости завести мотор несколько раз.

Выхлопные газы

По составу выхлопные газы – это очень горячая смесь углекислого газа, водяного пара, несгоревшего топлива и смазки, оксида азота (продукт окисления атмосферного азота), диоксида серы (образуется при сгорании содержащейся в топливе серы) и углерода в виде сажи. Оксид серы реагирует с водой, образую серную кислоту, которая разъедает сталь выхлопных труб судна. Настройкой рабочего цикла двигателя получается в определенных пределах уменьшить количество вредных для экологии оксидов азота и серы.

В некоторых морских районах действует ограничение на использование судами тяжелого топлива с высоким содержанием серы (1.5% вместо обычных 3.5%), чтобы уменьшить выбросы оксида серы в атмосферу. Судно бывает вынуждено перейти на более «чистое» дизельное топливо. Также существуют системы фильтров, уменьшающих выброс оксидов азота, но они достаточно дороги.

Тепло от выхлопных газов можно утилизировать, например, для подогрева топлива, нагрева воды или отопления помещений судна. Иначе оно будет буквально выброшено на воздух. Эту функцию выполняют специальные теплообменники на выхлопных трубах, называемые экономайзерами.

Выхлопные газы могут нагревать специальное масло-теплоноситель, или производить водяной пар для судовых нужд, обычно для разогрева тяжелого топлива.

Несмотря на наличие таких «бесплатных» источников тепла, на корабле всё равно должны быть независимые от работы главного двигателя нагреватели, обеспечивающие отопление и другие нужды судна при стоянке в порту, или когда главный двигатель не работает на полную мощность.

Воздух для горения топлива на судне

Для сгорания топлива в цилиндрах необходим воздух. Он поступает из машинного отделения, при этом туда при помощи вентиляторов подаётся наружный свежий воздух, охлаждая помещение. Но всё равно там очень жарко. Поэтому во флоте ценятся русские мотористы и механики, закалённые паровой русской баней.

В цилиндры воздух подаётся с некоторым избытком, чтобы улучшить процесс горения и снизить температуру выхлопных газов.

Подача воздуха для горения под давлением может резко поднять мощность двигателя, поэтому часто используется турбина с теплообменником. В ней кинетическая энергия выхлопных газов используется для предварительного сжатия воздуха, который после охлаждения поступает в цилиндры.

Вот так воздух в разных видах используется в судовых энергетических установках.