Самый большой дизельный двигатель в мире

14.01.2020

Сегодня дизельные двигатели используются повсеместно: на тепловозах и грузовиках, судах и тракторах, легковых автомобилях и дизельных электростанциях.

Дизельный двигатель основан на воспламенении в цилиндре распыленного топлива (воспламенение происходит от воздуха, нагретого при сжатии). Дизельный двигатель может использовать низкосортное топливо, выдает высокий вращающий момент при низких оборотах и имеет высокий КПД (40-45%), что делает его экономичнее бензиновых двигателей, где около 70% топлива сгорает, не преобразовываясь в механическую энергию.

Дизельный двигатели могут быть очень большими. Наиболее крупные размеры имеет судовые агрегаты, установленные на больших судах. Но среди этих гигантов выделяется одна модель, которая по праву занимает почетное звание самого большого дизельного двигателя в мире.

Компания Wartsila хорошо известна всем специалистам. Она специализируется на производстве судовых энергетических установок. Одна из них – RTA-96C. Это и есть линейка двигателей, поражающих воображения обывателя.

Технически RTA-96C представляет собой двухтактный турбокомпрессорный двигатель, число цилиндров может варьироваться от 6 до 14. Версия с 14 цилиндрами является крупнейшим поршневым ДВС и устанавливается на крупнотоннажные контейнеровозы. Высота этого двигателя превышает 13 метров, длина – 27 метров, вес – свыше 2,3 тыс. тонн.

Максимальная мощность, которую способен развить этот гигант, равна почти 109 тыс. лошадиных сил. Первым судном, получившим такой двигатель, стала знаменитая «Emma Maersk», которая с вместимостью 11 тыс. TEU совсем недавно была самым большим контейнеровозом в мире.

Диаметр каждого цилиндра составляет почти метр (960 мм) при ходе поршня в 2500 мм. Объем цилиндров равен 25,5 тыс. литров.

Максимальное количество оборотов традиционно небольшое – 102, но крутящий момент при этом развивается свыше 7,5 млн Нм. Удельный расход топлива составляет 3,8 л/с, в час же агрегат «съедает» 13 тыс. литров бункера при максимальной мощности.

КПД этого двигателя-гиганта является самым высоким среди всех произведенных когда-либо дизельных двигателей – более 50%.

Некоторые сравнения, чтобы оценить мощность двигателя: он может обеспечить электроэнергией небольшой город. При 102 оборотов в минуту он производит 80 млн Ватт электроэнергии. Если средняя бытовая электролампа потребляет 60 Вт, 80 миллионов Ватт вполне достаточно для 1,3 млн ламп. Если в среднестатистической квартире одновременно горит 6 осветительных ламп, двигатель будет производить достаточное количество электроэнергии, чтобы осветить 220 тыс. домовладений. Этого достаточно для обеспечения электроэнергией города с 500 тыс. населения.

Коленчатый вал

Стоимость работы двигателя

Двигатель Wartsila-Sulzer RTA96 потребляет 13 тыс. литров топлива в час. Если в барреле нефти 158,76 литра, самый большой двигатель в мире потребляется 81,1 баррелей нефти в час. Если цена на нефть составляет $67/баррель на мировых рынках нефти, то стоимость 1 часа работы двигателя с точки зрения расхода топлива будет составлять $5,4 тыс. в час.

Поршни

Новости по теме

27.04.2020

Нефтяные танкеры у побережья США

Береговая охрана США ведет мониторинг скопившихся нефтяных танкеров вблизи портов Лос-Анджелес и Лонг-Бич. По […]

MAN поставит судовой двигатель для крупнейшего в мире южнокорейского контейнеровоза

Немецкий производитель двигателей поставит свой самый большой двигатель для контейнеровоза вместимостью 24 тыс. TEU

Самый мощный из когда-либо созданных компанией MAN Energy Solutions двигатель серии MAN B & W 11G95ME был заказан южнокорейской судоходной компанией Hyundai Merchant Marine (HMM), для своего самого крупного контейнерного судна, сообщает пресс-служба MAN ES.

Двигатель-монстр основан на новой платформе Mk10.5 и рассчитан на серию контейнеровозов вместимостью 24 тыс. TEU.
Южнокорейская судоходная компания, спустила на воду свой первый контейнеровоз в серии из 12 мега-контейнеровозов, каждый из которых будет оснащен индивидуальными низкооборотными главными двигателями проекта MAN B & W G95ME-C10.5.

Контейнеровоз HMM Algeciras способен перевозить 23 тыс. 964 TEU будет обслуживать линии между Азией и Европой.
Несмотря на то, что мощность двигателя была скорректирована в сторону понижения для достижения оптимального расхода топлива, модель ME-C Mk 10. 5 способна выдавать 6870 кВт на цилиндр, что делает его самым мощным двигателем, когда-либо разработанным компанией MAN Energy Solutions среди двухтактных двигателей. Его габариты впечатляют – его длина составляет почти 22 м, высота – 18 м, а вес его достигает 2230 тонн.

Двигатель MAN B & W 11G95ME-C был построен на новой платформе Mk 10.5, представляющей собой модернизированную версию Mk 9.5 с улучшенными характеристиками, уменьшенным расходом топлива, пониженным уровнем выбросов и состоянием цилиндров. Помимо других функций, платформа / двигатель оснащены новой форсункой для впрыска топлива (FBIV) от MAN Energy Solutions и выпускным клапаном с верхним управлением (TCEV).

Благодаря новому двигателю при эксплуатации контейнеровоза HMM Algeciras выбросы диоксида углерода сократятся на целых 51% по сравнению с предыдущими поколениями судов.

Спуск на воду HMM Algeciras состоялся недавно на судостроительном заводе Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME) Okpo (о. Кодже). Длина этого «великана» составляет 400 м, а ширина — 61 м. Заказ на контейнеровоз был размещен в августе 2018 года, как головное судно в серии из 12 контейнеровозов. DSME построит семь. Остальные суда в этой серии будут построены на верфях другого южнокорейского судостроительного гиганта – Samsung Heavy Industries. Поставка всей серии запланирована в течение 2020 года.

Этот двигатель-рекордсмен был построен компанией на производственных мощностях HSD Engine Co. Ltd. в Южной Корее. Судно оборудовано гибридной версией скруббера, который может работать как с открытым, так и с замкнутым контуром, что позволяет соблюдать требования IMO к уровню серы, действующих с января 2020 года.

Компания MAN Energy Solutions (головной офис — Аугсбург, Германия) была основана еще в 1758 году и сегодня является мировым лидером на рынке крупных дизельных двигателей для использования на судах и электростанциях. В июне 2018 года компания объявила о смене своего прежнего названия MAN Diesel and Turbo. MAN Energy Solutions является одним из трех ведущих поставщиков турбомашин. В компании работают около 14,5 тыс. работников в более чем 120 центрах расположенных в Германии, Дании, Франции, Чехии, Индии и Китае. Линейка продукции компании включает двухтактные и четырехтактные двигатели для морских судов и стационарных объектов, турбокомпрессоры и винты, газовые и паровые турбины, компрессоры и химических реакторы. MAN Energy Solutions входит в энергетическое подразделение группы MAN SE, одной из 30 ведущих немецких компаний.

В 2015 году MAN Energy Solutions приобрела и интегрировала в свою структуру поставщика топливного газа компанию Cryo AB, под новым брендом MAN Cryo, которая сегодня предлагает на рынке системы для хранения, распределения и обработки различных сжиженных газов.

Colossal: самый большой дизельный двигатель в мире

Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C — самый большой дизельный двигатель в мире. Удивляет по габаритам, расходу и мощности. Поскольку мы любители техники, стоит познакомиться с ним поближе.

Изображение широко циркулирует в социальных сетях, и, вероятно, они видят его не в первый раз: гигантский двигатель  14RT-flex96C перевозится на «маленьком» грузовике — да, маленький… по сравнению с этим движком все мелко.

Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C — это не только самый большой и самый мощный дизельный двигатель в мире, но и самый большой цилиндровый двигатель в мире как по размеру, так и по объему.

Колоссальный мотоцикл был произведен в Японии компанией Diesel United с использованием технологий финской компании Wärtsilä.

Этот монстр является частью семейства модульных двигателей RT-flex96C. Двигатели с количеством цилиндров от шести до четырнадцати — цифра 14 в начале названия (14RT) указывает на количество цилиндров. Эти двигатели используются в военно-морской промышленности для перемещения самых больших кораблей в мире.

Самый большой из них, этот 14RT, который мы выделили, в настоящее время оснащает огромный контейнеровоз Emma Mærsk, введенный в эксплуатацию в 2006 году — одно из крупнейших судов в мире, длиной 397 м и весом более 170 тысяч тонн .

Возвращаясь к Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C, это двухтактный дизельный двигатель. Его мощность составляет впечатляющие 108 878 лошадиных сил, а расход — приятные 14 000 л/ч при 102 об/мин — да, всего лишь 102 об/мин, что, кстати, является максимальным числом оборотов двигателя.

Гигантский, но очень эффективный

Несмотря на габариты, одной из задач команды инженеров Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C были эффективность двигателя и контроль выбросов.

Семейство двигателей RT-flex96C эволюционировало из семейства RTA96C и отличается, прежде всего, использованием системы впрыска Common Rail, , которая резко снизила количество образующегося дыма, потребление и затраты на техническое обслуживание.

Энергия, вырабатываемая двигателем, используется не только для приведения в движение гребных винтов, но и для выработки электроэнергии (подаваемой на вспомогательные двигатели), а также используется для питания других компонентов корабля. Пар, образующийся при охлаждении камер сгорания, также используется для выработки электроэнергии.

В результате этот гигантский дизельный двигатель также является одним из самых эффективных двигателей внутреннего сгорания для питания любого типа транспортных средств (будь то наземный, морской или воздушный), достигая КПД более 50% — дизельные двигатели, которыми оснащаются современные автомобили, 43-44%.

В настоящее время по всему миру курсирует более 300 экземпляров двигателей Wärtsilä-Sulzer RT-flex96C и RTA96C. Наконец, вот видео знаменитой Эммы Мэрск в движении благодаря этому чуду техники:

Динамические дизели: внутри самого большого двигателя в мире доказать, что больше может быть лучше. В то время как некоторые могут насмехаться над этой мыслью, эти грандиозные концепции заставляют замолчать скептиков с удивительными возможностями, которые прокладывают путь к максимальному использованию большего.

(Иллюстрация двигателя RT-flex96c, вид сбоку)
Во всех отношениях двигатель Wartsila RT-flex96C отличается от обычных дизельных двигателей, что видно на этой диаграмме. Чрезвычайно надежный, мощный и эффективный, он также по своим масштабам затмевает любой другой двигатель, работающий сегодня.

Размышляя над тем, какой из последней партии дизельных пикапов возглавит эту гонку к механизированной нирване, подумайте не только о рядной шестерке Cummins, чтобы найти ответ. В то время как двигатель, который мы демонстрируем здесь, является рядным, у него есть еще восемь цилиндров, каждый из которых достаточно большой, чтобы вдохнуть крошечные дизеля. Этот гигант находится в своем классе с точки зрения выходной мощности, требований к топливу и стандартов эффективности. Думаете тепловоз или электростанция для завода? Думайте масштабнее!

Похожий больше на многоэтажное промышленное здание, чем на тихоходный двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, Wartsila RT-flex96C не похож ни на что, спроектированное ранее, благодаря своим массивным характеристикам, инновационным технологиям и лучшим в отрасли возможностям. Если вы еще не поняли, этот двигатель был задуман для питания крупнейших в мире контейнеровозов.

Способные перевозить 13 000 двадцатифутовых морских контейнеров между крупнейшими глубоководными портами мира, новейшие контейнеровозы Panamax размером 1 200 x 161 x 50 футов потребовали многомиллиардного расширения Панамского канала и двигателя, способного толкать эти корабли через него и на скорости до 25 узлов!

(слева) С этой точки зрения трудно оценить размер этого 14-цилиндрового тихоходного дизельного двигателя, хотя вы, вероятно, могли бы поместить шину пикапа среднего размера в коренной подшипник. Шпильки, отходящие от опорной плиты, имеют диаметр более трех дюймов. (Справа) Этот вид позволяет лучше понять, насколько большой этот двигатель. Здесь два техника пытаются направить 300-тонный коленчатый вал на место, прежде чем он будет опущен в коренные подшипники. Попробуйте представить, какая машина была способна формировать эти детали с абсолютной точностью.

(слева) Независимо от их размера, все двигатели RT-flex используют красиво обработанную опорную плиту гондольного типа, разработанную для обеспечения жесткой платформы для коленчатого вала. Здесь команда наблюдает за заключительными этапами установки коленчатого вала на примере восьмицилиндрового двигателя. (Справа) Рубашки цилиндров изготовлены из отдельных чугунных блоков цилиндров, скрепленных болтами для обеспечения максимальной жесткости, что увеличивает срок службы. Хотя похож на 14-цилиндровый RT-flex96с, этот конкретный образец в сборе представляет собой 10-цилиндровую версию.

Хотя здесь недостаточно места, чтобы описать весь набор сложных систем, используемых в двадцати различных тихоходных дизельных двигателях Wartsila, просто коснувшись основных моментов самого крупного из них, вы подтверждаете его истинную гениальность. Буквальное воплощение передовых концепций, его уникальные конструктивные особенности и сложные операционные системы подтверждают позицию Wartsila как лидера в разработке передовых двигателей.

При длине 89 футов, высоте 44 фута и весе 2300 тонн Wartsila RT-flex9Низкоскоростной дизельный двигатель 6C с турбонаддувом выдает 108 920 лошадиных сил и 5 608 312 фунтов/фут. крутящего момента при 102 об/мин! Потребляя 1660 галлонов тяжелого топлива в час, он может показаться абсолютным пожирателем топлива, пока вы не подумаете, что его тепловой КПД превышает 50% в режиме максимальной экономии. Другими словами, 50% энергии его топлива преобразуется в движение, что удивительно, учитывая, что автомобильные двигатели достигают 25-30% термического КПД.

То, что можно было бы считать блоком двигателя в обычных терминах, на самом деле является комбинацией элементов, начиная с опорной плиты гондольного типа, которая фиксирует коленчатый вал. Это сопряжено со сложной конструкцией наверху, которая обеспечивает жесткую опору для кожухов цилиндров, в то же время изолируя другие аспекты сборки от огромных сил, которые почти невозможно понять.

(слева) А-образная колонна с двойными стенками, установленная над опорной плитой, предназначена для обеспечения абсолютного выравнивания кожухов цилиндров. Каждый аспект этих великолепных двигателей, от компьютерного моделирования, использовавшегося ранее, до окончательной установки компонентов, сосредоточен на максимальном долговечности и эффективности. (Справа) Эта конечно-элементная модель конструкции RT-flex96C позволяет анализировать опорную плиту, сварные колонны и отдельные чугунные цилиндры задолго до того, как фактические компоненты будут собраны и испытаны. Если проблема обнаружена, проект можно изменить, тем самым сократив затраты времени и средств.

Все в этом двигателе больше, чем жизнь, что можно увидеть на этих крейцкопфах с направляющими башмаками, которые являются лишь одним из компонентов огромного шатунного узла. Тем не менее, несмотря на их гигантские размеры, каждый аспект их конструкции выдерживает жесткие допуски.

При диаметре цилиндра чуть менее 38 дюймов и ходе чуть более 98 дюймов каждый из 14 цилиндров имеет объем 111 143 кубических дюйма или 1820 литров и производит 7780 лошадиных сил. Вместе необъятность 1 556 002 кубических дюйма или 25 480 литров выходит за рамки самого богатого воображения. Хотя может показаться, что масса вращающегося агрегата этого гиганта губительна, его огромная инерция на самом деле является ключом к его непревзойденной эффективности.

Учитывая, что один только коленчатый вал весит 300 тонн, интересно посмотреть, как были сформированы его контуры, и то же самое с узлами поршня и штока, которые выталкивают традиционное мышление прямо из выхлопной трубы. В отличие от типичных поршней и шатунов в автомобилях, верхняя часть шатуна прикреплена не к поршню, а к шатуну крейцкопфа, проходящему к поршню высоко над ним. Вспомните паровозы столетней давности, и вы узнаете эту концепцию. Штифты крейцкопфа с направляющими башмаками обеспечивают прямолинейное движение крейцкопфа, благодаря чему стенки цилиндра остаются круглыми. Этот подход также централизует силы, прилагаемые во время сгорания, тем самым повышая эффективность.

(Вверху слева) Гигантские поршни оснащены предварительно профилированными поршневыми кольцами с хромо-керамическим покрытием, кольцами, препятствующими полировке, и двойными бронзовыми резиновыми лентами, совпадающими с коротким поршнем. юбки. Есть даже система замены колец для продления срока службы. Это только вопрос времени, когда аналогичные инновации появятся в наших автомобилях. (Вверху справа) Более пристальный взгляд на один из гигантских поршней после пробного запуска при 110-процентной нагрузке дает представление о действующих силах. Вы также можете увидеть кольца и кольца, в которые можно было вставить кулак. Абсолютно ничего в самом большом двигателе Wartsila не находится в таком масштабе, который большинство людей едва ли могут понять. (Внизу слева) Чтобы регулировать температуру внутри поршней, эти шипы на штоках поршней соединяются с отверстиями в нижней части поршней, впрыскивая масло внутрь поршней, чтобы предотвратить их перегрев. Опять же, масштаб этого двигателя требует инновационных подходов для поддержания надежности. (Внизу справа) В то время как в автомобильных двигателях используется масло, распыляемое под поршнями для контроля температуры, этот вид нижней части этих гигантских поршней с охлаждением выводит концепцию на совершенно другой уровень. Полости позволяют распылять масло внутри купола поршня, снижая значительные температуры, которые в противном случае могли бы привести к повреждению.

Дальнейшее нововведение заключается в наличии шипов на штоках поршней, проходящих через нижнюю часть поршней и впрыскивающих масло под днище поршня для предотвращения перегрева. Этому способствует зависящая от нагрузки импульсная смазка цилиндра с электронной синхронизацией, используемая в других местах, распределяющая специализированные смазочные материалы, нейтрализующие кислоты, образующиеся при сгорании топлива с высоким содержанием серы.

(слева) Блок рейки с электронным управлением на верхнем уровне цилиндров управляет впрыском топлива, активацией выпускного клапана и запуском воздуха. Благодаря этой относительно новой технологии RT-flex96c больше не использует обычные распределительные валы, цепную передачу, топливные насосы, насосы приводов выпускных клапанов и реверсивные серводвигатели. (Справа) Редкий взгляд внутрь блока рампы показывает привод выпускного клапана (вверху), установленный на масляной рампе сервопривода, и регулятор впрыска на топливной рампе (внизу). Меньшая масляная рампа управления и обратная труба для сервопривода и управляющего масла проходят через центр.

В отличие от своего предшественника, дизельного двигателя RTA96C, в RT-flex96C отпала необходимость в обычных распределительных валах, цепной передаче, топливных насосах, насосах приводов выпускных клапанов и реверсивных серводвигателях за счет использования технологии Common Rail. Этот метод с электронным управлением выигрывает от того, что микропроцессор обеспечивает точное и надежное управление различными системами двигателя, включая оптимальное управление впрыском топлива, фазы газораспределения и пневматический запуск.

Топливные насосы высокого давления, как и приводы клапанов, представляют собой двухклапанные блоки с отдельными всасывающими и переливными клапанами, регулируемыми эксцентриками на промежуточных валах с гидравлическим приводом. Это позволяет изменять время впрыска топлива для улучшения расхода топлива при частичной нагрузке и для изменения качества топлива.

Продувочный воздух из впускных отверстий в нижней части цилиндров подается с помощью высокоэффективной системы с несколькими турбонагнетателями постоянного давления, в которой используется вспомогательный нагнетатель с электронным управлением, доступ к которому осуществляется во время запуска и медленной работы. Чтобы расширить эту систему, 10 процентов выхлопных газов двигателя могут быть ответвлены на пакет силовой турбины, который добавляет до 12 процентов мощности двигателя. В результате улучшились характеристики на низких скоростях, а расход топлива, выбросы и затраты на техническое обслуживание снизились.

В то время как некоторые могут усомниться в логике использования одного двигателя для питания этих огромных кораблей, невероятная надежность была реализована благодаря интегрированным системам мониторинга, большим возможностям и многочисленным резервным системам, что делает их чрезвычайно экономичными. Когда требуется обслуживание, доступ к картеру возможен с обеих сторон, где места для подъема позволяют выполнять обслуживание сальника штока поршня и осмотр поршневых колец.

Пока это «всего лишь» 12-цилиндровый вариант Wartsila RT-flex96C с низкоскоростным дизельным двигателем с турбонаддувом, более крупная 14-цилиндровая версия получает высшие награды как самый большой двигатель внутреннего сгорания в мире, по крайней мере, на данный момент. При весе 2300 тонн он имеет высоту 44 фута, длину почти 90 футов и производит 5,6 миллиона фунтов. футов крутящего момента и более 100 000 лошадиных сил при 102 об/мин!

Оглядываясь назад на развитие дизельных двигателей, можно сказать, что рабочий объем всегда был неотъемлемой частью их мощного уравнения. Но сегодня концепция была расширена до размеров, которые действительно трудно себе представить. Как и в случае с любым другим достижением в области механики, знайте, что по всему миру уже ведутся работы по созданию еще более крупных кораблей, и для этих целей не один, а два таких гигантских двигателя будут взбивать синеву океана двумя винтами.