Motori diesel 2T – Circuito combustibile

Impianti di propulsione navale
Motori diesel 2T – Circuito combustibile
Il circuito combustibile del motore comprende in realtà tre circuiti, precisamente:
Circuito imbarco e travaso che provvede:
All’imbarco da terra o da bettoline del combustibile e a smistarlo nelle
casse di stoccaggio;
A travasarlo nelle casse di sedimentazione;
A travasarlo tra le casse di stoccaggio in funzione delle necessità di
zavorramento e di stabilità della nave.
Tale circuito non verrà descritto nel presente corso;
Circuito di trattamento che aspira il combustibile dalla cassa di sedimentazione,
lo depura per mezzo di separatori centrifughi che rimuovono l’acqua e le
impurità in sospensione e lo travasa nella cassa giornaliera.
Circuito di servizio, o alimento, combinato a bassa ed alta pressione che
alimenta il motore.
Il circuito a bassa pressione alimenta l’anello pressurizzato ad alta pressione
con una portata variabile in quanto reintegra solo il combustibile consumato.
Il circuito ad alta pressione è, come detto, un anello chiuso pressurizzato con
una portata di combustibile in circolazione pari almeno al doppio del consumo.
Il combustibile non consumato è necessario per raffreddare le pompe e viene
ricircolato.
Data: 26/02/2007
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La figura mostra lo schema del circuito di trattamento del combustibile:
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Componenti principali del circuito di trattamento del combustibile:
Cassa di sedimentazione per gravitazione di acqua e fanghi (001) alimentata dalle
casse di stoccaggio. La temperatura del combustibile è mantenuta a circa 60 °C;
Filtri a rete metallica (strainer) con grado di filtraggio di circa 0,5 mm di
protezione delle pompe (004);
Pompe volumetriche a viti con valvola di sicurezza per sovra-pressioni
incorporata (005);
Riscaldatori per aumentare la temperatura del combustibile a circa 98 °C con
tolleranza di +/- 2 °C (007);
Separatore centrifugo auto-regolante (008) funzionante in modo combinato come
purificatore per la rimozione dell’acqua e chiarificatore per eliminare le impurità
con peso specifico maggiore di quello del combustibile.
Il separatore è dimensionato in modo da depurare una portata definita come
segue:
CMCR ⋅ 1,15 ⋅ BSFC ⋅ 24
[litri/ora ] , nella quale
Psep =
ρ⋅t
CMCR è la potenza continua massima contrattuale in kW;
BSCR è il consumo di combustibile in g/kWh;
ρ è la densità del combustibile in kg/m3;
t è il tempo giornaliero di funzionamento, solitamente 23÷23,5 ore.
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Componenti principali del circuito di trattamento del combustibile (continua):
Separatore centrifugo (008) uguale al precedente, che normalmente è tenuto in
stand-by ma può funzionare in parallelo per aumentare l’efficienza di depurazione
dell’HFO o depurare il MDO;
Valvole a tre vie (010) di sicurezza per sovra-pressione e per ricircolare nella
cassa di sedimentazione parte del combustibile pompato;
Casse giornaliere, sono richieste due casse, simili a quella di sedimentazione e
quindi dotate di sistemi di monitoraggio e allarme, valvola auto-chiudente per lo
scarico fanghi e valvole telecomandate per la chiusura delle tubazioni di alimento
dell’impianto;
Cassa giornaliera del MDO, simile alle precedenti;
Diagramma temperatura/viscosità del combustibile
Le caratteristiche e le proprietà più significative del combustibile sono già state
illustrate in un capitolo precedente;
Ogni costruttore di motori diesel in funzione del tipo di motore e del suo apparato
di iniezione, raccomanda un campo molto ristretto di viscosità ammissibile prima
delle pompe di iniezione, che per il motore RTA 62U-B è di 13÷17 cSt. Pertanto il
combustibile deve essere riscaldato fino ad ottenere la viscosità richiesta, come
mostrato nel successivo grafico;
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Il grafico mostra i valori di viscosità del combustibile in funzione della temperatura:
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La figura mostra il circuito di alimento del combustibile:
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Componenti principali del circuito alimento combustibile:
Circuito bassa pressione
Valvola a tre vie telecomandata e temporizzata per la commutazione
dell’alimentazione da HFO o MDO e viceversa (002);
Filtro a rete metallica (strainer) con grado di filtraggio di circa 0,5 mm (003);
Pompe di alimento del tipo volumetrico a viti, con valvola di sicurezza per
sovra-pressioni, idonee a pompare combustibile con viscosità fino a 730
cSt a 50 °C (004);
Valvola di regolazione della pressione (005) che mantiene costante la
pressione nell’anello pressurizzato;
Circuito ad alta pressione
Cassa di miscelazione (006) con capacità di circa 65 litri. Miscela il
combustibile caldo del ricircolo con quello più freddo fornito dalle pompe di
alimento uniformando la temperatura;
Pompe di pressurizzazione del tipo volumetrico a viti, con valvola di
sicurezza per sovra-pressioni, idonee a pompare combustibile con
temperatura fino a 150 °C (007). Pressione di aspirazione max 6 bar e di
mandata di circa 12 bar;
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Componenti principali del circuito di alimento combustibile (continua):
Circuito alta pressione (continua)
Riscaldatore a vapore o elettrico o ad olio diatermico (008). E’ del tipo a
fascio tubiero a o a piastre con temperatura e pressione di funzionamento
rispettivamente di 150 °C e 12 bar;
Viscosimetro (009): è il sistema di monitoraggio del valore della viscosità
del combustibile prima delle pompe di iniezione. In funzione di tale valore
invia un segnale di chiusura o di apertura alla valvola di immissione del
fluido riscaldante nel riscaldatore. E’ il componente più critico del sistema;
Filtro statico duplex (010)con grado di filtraggio di 50 µm con pressostato
differenziale e contatto per allarme elevata perdita di pressione attraverso il
filtro. Deve essere installato il più vicino possibile al motore;
In alternativa può essere installato prima del filtro duplex anche un filtro
automatico autopulitore in controlavaggio, dotato di un’unità di recupero
dell’olio di controlavaggio, con scarico nel pozzetto e grado di filtraggio di
34 µm. Anche questo filtro è dotato di un pressostato differenziale e
contatto per allarme elevata perdita di pressione attraverso il filtro;
Tubazioni
Sono tutte tracciate, con serpentine a vapore o sistemi elettrici, ed isolate
per riscaldare il combustibile quando l’impianto non è in servizio e
mantenerlo liquido e pompabile.
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La figura seguente mostra a titolo di esempio il circuito combustibile interno di due
cilindri del motore.
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La figura mostra un esempio di realizzazione della cassa di miscelazione:
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E’ ormai prassi usuale raggruppare in un modulo, denominato modulo di spinta, tutti
i componenti del circuito combustibile dalla valvola di commutazione (002) al
viscosimetro (009), o al filtro automatico autopulitore se fornito.
Questo permette di risparmiare tempo di progettazione e spazio per la sistemazione
dei componenti a bordo.
Inoltre permette di avere un unico responsabile per il commissioning e la garanzia;
Flussaggio: come per il circuito olio, anche il circuito combustibile di bordo deve
essere opportunamente flussato per pulire le tubazioni ed evitare che eventuale
sporcizia venga trascinata fino alle pompe di iniezione, che possono facilmente
grippare.
Inoltre, nei moderni impianti di bordo il circuito combustibile è quasi sempre comune
a motore propulsivo e gruppi elettrogeni, con un solo modulo di spinta installato e
con l’aggiunta una pompa in parallelo per l’alimentazione di uno o più gruppi
elettrogeni a MDO, come rappresentato nella figura successiva per il motore MAN
B&W della serie MC e gruppi elettrogeni Holeby;
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Motori diesel 2T – Circuito combustibile comune
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