Многодвигательная установка

 

Изобретение позволяет повысить надежность многодвигательной установки. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 9 предназначен для работы под нагрузкой, а двигатели внутреннего сгорания 10 - для работы в резервном режиме. Каждый из ДВС снабжен турбонагнетателем 11 или 18 и напорным трубопроводом, связывающим компрессор турбонагнетателя с впускным трубопроводом. В стыке трубопровода 22 перепуска с системой подачи воздуха каждого резервного ДВС установлены запорные органы 23 с возможностью подачи воздуха от ДВС, работающего под нагрузкой , к резервному ДВС и выполнены с управлением по линиям 24 от датчика мгновенного рабочего состояния резервного ДВС. 5 з.п. ф-лы. 5 ил. у Ё /4 22 / r-4rf 4rf г. 23 4 Ю О ел о о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 4

О (Л

С)

С) Щиг 4 (21) 4028368/06 (22) 27.10.86 (31) 4938/85 (32) 28.10.85 (33) DK (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) M,А.Н.-Бэнд В Дизель А/С (DK) (72) Ханс Кристиан Кристиансен и Ханс Кристиан Лауритсен (DK) (53) 621.43.052 (088.8) (56) Зайцев И.А. Энергетические установки бук с и рн ых судов. Л,: Судо строен ие, 1972, с. 40-41.

Авторское свидетельство СССР + 1286796, кл, F 02 В 37/02, 1985. (54) МНОГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Ы3,, 1720500 А3 (я)5 F 02 В 37/00, В 63 Н 21/14 (57) Изобретение позволяет повысить надежность многодвигательной установки.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 9 предназначен для работы под нагрузкой, а двигатели внутреннего сгорания 10 — для работы в резервном режиме, Каждый из

ДВС снабжен турбонагнетателем 11 или 18 и напорным трубопроводом, связывающим компрессор турбонагнетателя с впускным трубопроводом, В стыке трубопровода 22 перепуска с системой подачи воздуха каждого резервного ДВС установлены запорные органы 23 с возможностью подачи воздуха от ДВС, работающего под нагрузкой, к резервному ДВС и выполнены с управлением по линиям 24 от датчика мгновенного рабочего состояния резервного ДВС. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1720500

Изобретение относится к установке, содержащей множество двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом, по меньшей мере один из которых предназначен для работы в резервном режиме в течение существенной части рабочего времени установки при одновременной работе под нагрузкой других двигателей, причем каждый из двигателей имеет отдельную систему подачи воздуха на зарядку.

Цель изобретения — повышение надежности установки.

На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий зависимость между нагрузкой и давлением наддува (наддувочного воздуха), а также давлением выхлопного газа в дизельном двигателе с трубонаддувом; на фиг. 2 — схематический вид торца корпуса компрессора турбонагнетателя; на фиг, 3— компрессорная часть турбонагнетателя, разрез; на фиг, 4 — пример выполнения многодвигательной установки с большим главным двигателем; на фиг. 5 — пример выполнения многодвигательной установки с идентичными двигателями.

На фиг. 1 штрих-пунктирная кривая 1 представляет собой давление наддувочного воздуха P в милибарах, а сплошная кривая

2 представляет давление P выхлопного газа. По оси абсцисс отложено значение нагрузки двигателя в процентах. Две кривые пересекаются в точке S при нагрузке около

25 процентов. При нагрузке выше этого значения давление наддува (давление наддувочного воздуха) выше, чем давление выхлопного газа при нагрузке ниже 25 процентов, т.е. в типично резервном диапазоне соотношение давлений меняется. Когда периоды впуска и выпуска цилиндра двигателя перекрываются, выхлопные газы текут назад в систему наддува двигателя воздухом, что приводит к низкотемпературной коррозии и загрязнению воздухопроводов, а на практике невозможна непрерывная резервная работа в пределах этого диапазона нагрузок.

Поэтому в этом режиме необходимо увеличить давление наддува выше давления выхлопного газа. Это достигается перепуском воздуха из системы: подачи воздуха двигателя, работающего под нагрузкой, в систему подачи воздуха резервного двигателя.

Перепускаемый воздух может подаваться в любое место системы подачи воздуха резервного двигателя, например через форсуночные отверстия или сопла в корпусе компрессора или в канале между турбонагнетателем и воздухоохладителем, или в ресивере наддувочного воздуха.

Согласно фиг. 2 и 3 по окружности корпуса 3 компрессора равномерно распределены пять форсуночных отверстий 4, Отверстия расположены тангенциально по отношению к колесу 5, снабженному лопастями 6, и ориентированы в направлении вращения так, что подаваемый воздух наталкивается тангенциально на лопасти, способствуя тем самым вращению колеса компрессора, Нормальная подача воздуха к турбонагнетателю осуществляется через отверстие 7, в то время как дополнительная подача воздуха к отверстиям 4 в корпусе 3 осуществляется через кольцевую камеру 8, выполненную в корпусе.

Многодвигательная установка (фиг. 4) содержит сравнительно большой главный двигатель 9 с турбонаддувом, предназначенный для приведения судна в движение, и три резервных двигателя 10 также с турбонаддувом (вспомогательные двигатели), каждый из которых приводит отдельный электрогенератор (не показан). Главный двигатель 9 содержит турбонагнетатель 11 с компрессором 12 и турбиной 13. Сжатый воздух подается для наддува двигателя из компрессора 12 через напорный трубопровод 14 к воздухоохладителю 15 и из него через впускной трубопровод 16 к отдельным цилиндрам двигателя 9, Турбонагнетатель 11 приводится выхлопными газами, являющимися результатом сгорания и подаваемыми через выхлопной ресивер 17 к турбине 13 турбонагнетателя 11, Каждый из трех вспомогательных двигателей 10 содержит аналогично турбонагнетатель 18, воздухоохладитель 19, впускной трубопровод(ресивер) 20 и выхлопной ресивер 21.

Через трубопровод 22 перепуска, ответвляющийся от напорного трубопровода .14. между компрессором 12 и воздухоохладителем 15, система подачи воздуха главного двигателя 9 подключена параллельно с системами подачи воздуха трех вспомогательных двигателей 10. Подключение трубопровода 22 к каждой из систем подачи воздухонаддува осуществлено в корпусе компрессора соответствующего турбонагнетателя 18. Между системой подачи воздуха каждого вспомогательного двигателя и системой подачи воздуха главного двигателя установлен запорный орган, выполненный в виде клапана 23. Каждый клапан 23 управляется, как показано пунктирными сигнальными линиями 24, давлением в сооТветствующем ресивере 20 воздуха наддува.

На фиг. 5 показана схема многодвигательной установки, имеющей множество

1720500

30

50 идентичных дизельных двигателей с турбонаддувом, предназначенных для использования, например, на грузовых судах или в процессе бурения нефтяных скважин.

В дополнение к выполнению обычных транспортных работ. которые требуют наличия только небольшой части максимальной мощности, транспортные суда используют для постановки на якорь плавающих в открытом море платформ и для решения других критических задач, требующих наличия в любой момент дополнительной энергии, что приводит к необходимости непрерывной резервной работы одного или более установленных двигателей.

Поскольку бурение на нефть требует больших мощностей, при определенных критических рабочих условиях возникает потребность в дополнительной энергии для оказания быстрой помощи. Указанное требование наиболее экономично удовлетворяют с помощью одного или более двигателей, работающих в резервном режиме.

Установка, показанная на фиг, 5, содержит четыре двигателя 25, каждый из которых содержит турбонагнетатель 26, воздухоохладитель. 27, впускной трубопровод 28 и выхлопной ресивер 29.

Системы наддува всех двигателей 25 подключены параллельно через трубопроводы 30, проходящие между форсуночными отверстиями в корпусах 31 компрессоров соответствующих турбонагнетателей 26. На соответствующих входах в корпуса компрессоров установлены запорные клапаны

32. Упомянутые клапаны предотвращают перегрузку отдельных двигателей и обеспечиваю отсутствие каких-либо утечек воэдуха через остановленный двигатель. Они управляются {показано пунктирными сигнальными линиями ЗЗ) датчиками давления, размещенными в соответствующих трубоп. роводах 28 так,что любой клапан открывается, когда давление наддува ниже давления выхлопного газа, и закрь вается, когда нагрузка двигателя достигается специфической критической границы или когда двигатель останавливается, Дополнительный выпускной трубопровод 34 соединяет напорный трубопровод каждого турбонагнетателя с общим коллектором. В каждом трубопроводе 34 последовательно установлены обратный 35 и дроссельный 36 клапаны. Обратный клапан

35 расположен после дроссельного клапана

36 по мере удаления от резервного двигателя и предотвращает утечку газа в направлении стороны сжатия турбонагнетателя, Общий коллектор выполнен в,виде трубопровода 37 перепуска. Согласно фиг, 4 во время нормальной работы судна главный двигатель 9 главным образом используется для привода в движение судна. Во-вторых, главный двигатель может приводить один или более электрогенераторов (не показаны} либо напрямую подключенных к коленчатому валу двигателя 9, либо через паровые турбины, использующие тепло отработавших газов двигателя 9. Поскольку вырабатывание электричества главным двигателем является наиболее экономичным, то целесообразно использовать его максимально с тем, чтобы при необходимости все вспомогательные двигатели были под нагрузкой. Соответственно один или более из них будут работать в резервном режиме.

Указанный рабочий режим обнаруживается датчиками, расположенными в отдельных ресиверах воздуха наддува, т.е, эти датчики выполняют функции датчиков мгновенного состояния резервного двигателя. Датчики вызывают открытие соответствующего клапана или клапанов 23 и перепуск воздуха под более высоким давлением от системы подачи воздуха главного двигателя в систему подачи воздуха упомянутого вспомогательного двигателя или двигателей через трубопровод 22. Давление наддува во вспомогательном двигателе таким образом повышается до величины, больше давления выхлопного газа, тем самым устраняя проблемы, связанные с работой в резервном режиме.

В случае, если нагрузка на энергетическую сеть превышает максимальную мощность, которую вырабатывают генераторы, приводимые главным двигателем, например, если главный двигатель не может удовлетворить потребность в электричестве, то используют один или более работающие вспомогательные двигатели. Поскольку вспомогательные двигатели уже находятся в резервном режиме, та они "включаются" так быстро, что всегда удовлетворяется любая экстренная потребность s электричестве, независимо от главного двигателя.

В случае (фиг. 5), если соответствующий турбонагнетатель 26 вырабатывает избыточный воздух наддува, трубопровод 34 служит для подачи воздуха в общий коллектор (трубопровод 37); а дроссельный клапан 36 служит для гарантии, что количество перепускаемого от турбонагнетателя воздуха HG превышает допустимое значение для безопасной работы соответствующего двигателя, Для использования избыточного воздуха наддува в максимальной степени этот воздух отводится между корпусом 31 комп1720500 рессора и воздухоохладителем 27, где давление и температура воздуха достигают максимальных величин.

Если другой двигатель установки работает. в резервном режиме и его турбонагнета- 5 тель, таким образом, требует дополнительного воздуха наддува, соответствующий эапорный клапан 32 открыт и избыточный воздух наддува течет непосредственно от коллектора в систему подачи воздуха указанного резервного 10 двигателя.

Поскольку предложенная установка содержит в основном идентичные двигатели, реальная "группировка "двигателей по отношению к двигателям, работающим под на- 15 грузкой, и резервным двигателям не имеет значения, так как соединение систем наддува всех двигателей обеспечивает такой порядок работы, что имеющийся избыточныйвоздух от любого из двигателей, работаю- 20 щих под "нагрузкой", во время работы поступает к любому нуждающемуся s воздухе . "резервному двигателю".

Формула изобретения

1. Многодвигательнаяустановка,содер- 25 жащая автономные двигатели внутреннего сгорания, из которых по меньшей мере один предназначен для работы в резервном режиме в процессе работы другого двигателя под нагрузкой и каждый из которых снаб- 30 жен турбонагнетателем и напорным ðó0îïроводом, связывающим компрессор турбонагнетателя с впускным трубопроводом двигателя для подачи воздуха в цилиндры, трубопровод перепуска воздуха из 35 системы подачи воздуха двигателя, работающего под нагрузкой, в систему подачи воздуха каждого резервного двигателя.и органы перекрытия, установленные в стыке трубопровода перепуска с каждым резерв- 40 ным двигателем, © т л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения надежности, каждый орган перекрытия трубопровода установлен с возможностью обеспечения подачи воздуха в открытом положении от двигателя, работающего под нагрузкой, к резервному двигателю и выполнен с управлением от датчика мгновенного рабочего состояния резервного двигателя.

2. Установка по и. 1, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что турбонагнетатель резервного двигателя выполнен с форсуночным отверстием в корпусе компрессора и трубопровод перепуска воздуха подключен к этому отверстию.

3. Установка по и. 2, отличающаяся тем, что в напорном трубопроводе двигателя, работающего под нагрузкой. установлен воздухоохладитель и трубопровод перепуска воздуха подключен к воздухонапорному трубопроводу этого двигателя на участке между воздухоохладителем и компрессором турбонагревателя.

4. Установка по и, 1, отличающаяся тем, что орган перекрытия трубопровода выполнен в виде автоматического запорного клапана.

5. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что каждый датчик мгновенного состояния резервного двигателя выполнен в виде датчика давления наддува. б. Установка по и, 1. отличающаяся тем, что трубопровод перепуска воздуха подключен к системе подачи воздуха каждого резервного двигателя через две параллельные ветви, орган перекрытия с управлением от мгновенного рабочего состояния установлен в одной из ветвей, а вторая ветвь снабжена расположенными последовательно по мере удаления от резервного двигателя дроссельным клапаном и обратным клапаном, последний иэ которыхустановлен с возможностью подачи воздуха в трубопровод перепуска тхаг

ЗбИ

1720500

Фиг. f

1720500

Составитель M.Ôàéí

Техред М;Моргентал

Редактор М, Келемеш

Корректор А. Осауленко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 779 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5