MAN B&W DIESEL A/S
Przełom w zamówieniach na okrętowe silniki dwusuwowe sterowane elektronicznie
Silnik badawczy MAN B&W Diesel A/S typu 4T50MX zainstalowany na
stacji prób w Kopenhadze wyposażony został w elektroniczno - hydrauliczne
układy sterowania wtryskiem paliwa oraz sterowania otwarciem zaworów wylotowych
w 1993 roku. Był to pierwszy krok w kierunku rozwoju koncepcji „silnika
inteligentnego” ( Intelligent Engine –IE ). Kolejnym krokiem było przekonstruowanie
i zmodyfikowanie zastosowanych rozwiązań w celu zmniejszenia ich gabarytów.
Powstał w ten sposób układ sterowania drugiej generacji. Zainstalowano
go na silniku badawczym w 1997 roku. Przez ostatnie dwa lata przeprowadzono
szeroki program prób i testów układu.
Dlaczego podjęto decyzje o zainwestowaniu tylu środków w rozwój koncepcji
silników sterowanych elektronicznie?
Elektroniczna kontrola układu wtrysku i układu sterowania zaworu wylotowego
daje wiele korzyści. Zebrano je poniżej dzieląc na trzy grupy.
1. Redukcja zużycia paliwa:
- charakterystyki wtrysku paliwa do cylindra mogą być optymalizowane
dla różnych obciążeń silnika, konwencjonalny silnik musi być optymalizowany
dla gwarantowanych parametrów pracy, typowo dla obciążenia pomiędzy 90%
a 100%MCR
- stale ciśnienie maksymalne w cylindrze, przy wyższych zakresach mocy,
może być osiągane poprzez odpowiednie dobranie momentu i czasu wtrysku
paliwa oraz zmianę współczynnika sprężania ( zmianę momentu zamknięcia
zaworu wylotowego ). Pozwala to na utrzymanie wartości ciśnienia maksymalnego
w większym obszarze pracy silnika bez niebezpieczeństwa jego przeciążenia.
Prowadzi w efekcie do znaczącej obniżki zużycia paliwa przy obciążeniach
częściowych nawet do 4 g/bhph
- stałe kontrolowanie ciśnienia w cylindrze gwarantuje, że rozdział
mocy pomiędzy cylindrami i ciśnienia spalania w poszczególnych cylindrach
mogą być utrzymane w „nowym standardzie” stanowiąc nową jakość dla eksploatacji
silnika.
2. Bezpieczeństwo i elastyczność pracy:
- poprawiają się warunki awaryjnego zatrzymania silnika i pracy wstecz
ponieważ czasy otwarcia zaworów wylotowych i wtrysk paliwa mogą być optymalizowane
dla tych warunków pracy
- może być uzyskany efekt hamowania silnikiem skracający drogę zatrzymania
statku
- szybkie zwiększanie obrotów silnika ograniczone jest szybkością wzrostu
ciśnienie powietrza doładowującego. Można uzyskać szybszy wzrost ciśnienia
powietrza doładowującego przy zwiększaniu obrotów poprzez wcześniejsze
otwarcie zaworów wylotowych
- praca silnika przy obrotach minimalnych ulega znacznej poprawie:
obroty minimalne mogą być znacznie niższe w porównaniu z konwencjonalnym
silnikiem, praca silnika przy obrotach nominalnych jest bardziej równomierna
a proces spalania w cylindrze ulega poprawie na skutek elektronicznego
sterowania procesem wtrysku
- elektroniczna kontrola pracy silnika ( w oparciu o system CoCoS-EDS
) pozwala na rozpoznanie warunków, które mogą prowadzić do problemów w
pracy silnika. Uszkodzenia spowodowane spalaniem paliwa o złych własnościach
zapłonowych można uniknąć poprzez kontrole czasu wtrysku i dzielenie dawki
paliwa przy wtrysku
- system kontroli silnika zawiera pracujący w systemie „on line” system
OPS- Overload Protection System, który gwarantuje że silnik pracuje zgodnie
z wykresem obciążenia i nie jest przeciążany ( co ma często miejsce
przy przejściu statku przez płytkie akweny i gdy zainstalowana jest na
statku zbyt ciężka śruba)
- dzięki zabezpieczeniu przed przeciążeniem jak i przeciążeniem poszczególnych
cylindrów czyli zagwarantowaniu prawidłowej pracy silnika koszty remontów
będą niższe ( remont łatwiejszy ). System diagnozowania wskaże uchybienia
pracy w początkowej fazie ich występowania a środki zaradcze mogą być w
związku z tym podjęte szybko.
3.Elastyczność postępowania z emisją gazów spalinowych:
- regulacja silnika może być zmieniana dla różnych wymaganych wariantów
wartości NOx w spalinach. Emisja NOx może być redukowana poniżej
limitów IMO gdy jest to wymagane przepisami lokalnymi. Statek może więc
pływać z niską emisją NOx na obszarach tego wymagających ( lub gdzie jest
to opłacalne ze względu na opłaty portowe ) bez negatywnego efektu wyższego
zużycia paliwa poza tymi obszarami
- elektroniczna kontrola silnika oznacza także ,że emisja NOx musi
być mierzona na bieżąco. Przyśpieszy to i obniży koszty procesu odnawiania
certyfikatu silnika w wymaganych przedziałach czasowych ( minimum
co 5 lat wg IMO )
MAN B&W Diesel A/S hołduje tradycyjnej zasadzie stopniowego bezpiecznego
wprowadzania nowej technologii. Następnym krokiem na drodze opracowania
handlowej wersji silników sterowanych elektronicznie jest demonstracja
rozwiązania na silniku w eksploatacji. Ma to obecnie miejsce na chemikaliowcu
M/T Bow Cecil o nośności 37 500 dwt. Statek dostarczony został norweskiemu
armatorowi Odfjell ASA przez norweską stocznie Kvaerner Floro w październiku
1998 roku. W momencie dostawy zainstalowany na jednostce silnik główny
typu 6L60MC został wyposażony, przy zachowaniu tradycyjnego wału rozrządu,
w elektroniczny układ sterowania. Zastosowane rozwiązanie pozwala na zastąpienie
tradycyjnego układu rozrządu silnika układem sterowania elektronicznego
i z powrotem w czasie trzech godzin.
Tradycyjny sposób sterowania silnikiem z wykorzystaniem wału rozrządu
pracował na statku podczas prób morskich, tak jak to przewidywał pierwotny
kontrakt na statek, i jest także używany obecnie podczas pierwszego okresu
eksploatacji statku. Przez ten okres przetestowane zostały systemy siłowni
i sam silnik. Oprzyrządowanie komputerowe nowego systemu sterowania oraz
przygotowane dla tego statku oprogramowanie zostanie zainstalowane na statku
na jesieni 1999 roku. Rozpoczęcie pracy systemu sterowania elektronicznego
przewidywane jest bezzwłocznie po zainstalowaniu. Test o długości10 000
godzin rozpoczęty w 1999 roku będzie służył potwierdzeniu prawidłowości
przyjętych rozwiązań oraz prawidłowej i pewnej pracy systemu.
Technologia sterowania elektronicznego dwusuwowego silnika okrętowego
jest więc już dostępna dla celów handlowych jako opcja do programu silników
MC. Silniki sterowane elektronicznie oznaczane będą symbolem MC-E gdzie
„E” na symbolizować Ekonomie, Ekologie, Przychylność środowisku ( Environmental
friendliness ) i Elektronikę.
Pierwszy silnik o elektronicznym sterowaniu funkcji rozrządu ( bez wału
rozrządu ) został właśnie zamówiony przez STENA GROUP ze Szwecji poprzez
firmę armatorską CONCORDIA MARITIME. Dwa silniki 7S60MC-E zakontraktowane
do zainstalowania na każdym statku będące rozwinięciem dobrze znanych
silników S60MC-C. Będą stanowiły napęd nowej konstrukcji tankowca VLCC
o małym zanurzeniu oznaczonego symbolem S2000 V-Max. Nośności tych statków
będzie wynosiła 314,500 dwt. Statki zostały zamówione w stoczni Hyundai
Heavy Industries w Korei. Tam także zostaną wyprodukowane silniki.
Zamówienie dotyczy dwóch statków z opcją na następne cztery. Dostawa
pierwszego statku przewidziana jest na marzec 2001. Cztery silniki na dwa
zakontraktowane statki będą testowane w Hyudai Heavy Industries pomiędzy
październikiem i grudniem 2000. Oprócz elektroniczno - hydraulicznego
sterowania układem wtrysku i sterowania zaworów tak jak to jest na M/T
Bow Cecil, silniki będą wyposażone w komputerowo sterowany system rozruch
sprężonym powietrzem i nowy także kontrolowany komputerowo system doprowadzania
oleju cylindrowego do cylindra. Ma to prowadzić do obniżenia zużycia oleju
cylindrowego.
Przekonanie armatora i stoczni do nowych rozwiązań podkreśla wiodącą
rolę MAN B&W Diesel A/S w rozwoju morskich silników Diesla na następny
wiek.
Andrzej Krupa
MAN B&W Diesel A/S
Przedstawicielstwo w Polsce
mail@manbw.icnet.pl
|