INSTALATII DE COMBUSTIBIL

Depozitarea combustibilului în tancuri

Încălzirea combustibilului în tancuri. Operaţia de preparare a combustibilului greu presupune încălzirea acestuia şi separarea impurităţilor solide, precum şi a apei din combustibil.
Încălzirea combustibilului greu este necesară pentru micşorarea vâscozităţii, astfel încât să fie posibilă vehicularea comodă a acestuia prin elementele componente ale instalaţiilor de separare şi alimentare a motorului, precum şi pentru separarea şi pulverizarea fină a combustibilului greu în camera de ardere. Încălzirea combustibilului greu se realizează atât în rezervoare, cu ajutorul unor schimbătoare de căldură, cât şi în încălzitoare speciale, montate pe traseul de vehiculare a combustibilului către echipamentul de injecţie. De asemenea, conductele de legătură, precum şi conductele de injecţie sunt încălzite şi izolate termic.
Temperatura la care trebuie să fie încălzit un combustibil greu, pentru atingerea vâscozităţii precise la intrarea în pompa de injecţie (10...14 cSt pentru motoarele în patru timpi şi 13...17 cSt pentru motoarele în doi timpi), este dependentă de calitatea combustibilului (de exemplu, un combustibil cu vâscozitatea de 1500 sec.Red.1/100ºF trebuie încălzit la minimum 107ºC pentru a fi injectat într-un M.A.C. în doi timpi)
Temperatura de încălzire a combustibilului greu pentru transferul în instalaţiile de separare şi alimentare a motorului este impusă de vâscozitatea admisibilă la accesul în pompele de transfer (de circulaţie, de alimentare). Pentru exemplul considerat se constată că în cazul combustibilului cu vâscozitate de 1500 sec.Red 1, pompa de alimentare este eficientă încă de la temperatura de 23ºC, pe când în cazul unui combustibilului cu vâscozitate de 6000 sec.Red 1, pompa de alimentare poate funcţiona dacă combustibilul se încălzeşte la cel puţin 45ºC.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

Depozitarea combustibilului în tancuri

Tancuri de rezervă. Tancurile de rezervă pentru combustibil greu sau motorină sunt amplasate, de regulă, în dublul fund, central sau lateral. La unele nave există posibilitatea ca unele tancuri să fie utilizate şi ca tancuri de combustibil.
Dotările specifice ale acestor tancuri sunt: - guri de aerisire, prevăzute cu protecţie la flacără şi apă; sonde de verificare a nivelului; sisteme hipropneumatice, electrice, electronice de măsurare de la distanţă a nivelului; structuri pentru limitarea suprafeţelor libere; sorburi prevăzute cu noduri de încălzire; sisteme de protecţie cu gaze inerte; serpentine de încălzire (cu abur saturat).
Tancurile de rezervă combustibil sunt calculate din punct de vedere al capacităţii în funcţie de consumurile zilnice şi de autonomia prevăzută a navei.

Tancuri de amestec. Necesitatea trecerii treptate a motorului principal de la consumul de combustibil greu la motorină (în cazul navigaţiei prin strâmtori, locuri speciale, manevre, porniri, etc.) şi invers a determinat apariţia la navele moderne a tancului de amestec, în sistemul de alimentare cu combustibil.
Tancul de amestec este alimentat, de regulă, gravitaţional printr-o valvulă cu trei căi, acţionată manual sau pneumatic, local sau de la distanţă, care îl pune în comunicare cu tancul de serviciu de combustibil greu sau cel de motorină.
Tancul de amestec este dotat cu: sorb; serpentină de încălzire (cu abur saturat); valvulă de purjare; valvulă de închidere rapidă de la distanţă; ţevi de scurgere; sticle de nivel; valvulă de alimentare (în comunicaţie directă cu valvula cu trei căi); gură de aerisire.
Capacitatea tancului de amestec trebuie să asigure funcţionarea motorului principal cel puţin 15 minute – timpul în care combustibilul este complet înlocuit.
Tancuri tampon. Tancurile tampon sunt plasate la circuitul de alimentare a motorului principal atât pe tur cât şi pe retur, având rolul de a prelua şocurile de presiune, de purjare, precum şi de aerisire a sistemului. La unele nave sunt etalonate şi pot permite evaluarea cu destulă exactitate a consumului de combustibil. Tancurile de tampon sunt dotate cu: valvule de intrare şi ieşire; valvule de purjare; robineţi de aerisire; valvulă by-pass.
Tancuri de prea-plin. Tancurile de prea-plin au rolul de a prelua eventualele prea-plinuri de la tancurile de decantare şi servicii. Aceste tancuri sunt deservite de pompele de transfer care pot reintroduce combustibilul în circuit, în tancurile de decantare. Tancurile de prea-plin sunt plasate în C.M. sub paiol şi sunt dotate cu: valvule; sondă de nivel; sorb de încălzit; serpentine de încălzire; gură de aerisire.
Tancuri de scurgeri şi reziduuri. Tancurile de scurgeri şi reziduuri sunt amplasate de regulă în santina C.M. Ele preiau scurgerile din tăvile tancurilor de decantare, serviciu, amestec, tampon, separatoare de combustibil, separatoare de santină, etc.
Tancurile de scurgeri şi reziduuri sunt dotate cu: sonde etanşabile; guri de aerisire; sorburi; valvule de golire.
Conform normelor I.M.O., tancul de scurgeri şi reziduuri trebuie să fie cuplat la racordul internaţional de evacuare.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

Depozitarea combustibilului în tancuri

Tancurile de combustibil sunt folosite în dotarea navelor pentru depozitarea combustibilului. Tancurile de combustibil se împart în mai multe categorii: tancuri de depozitare (bunker), tancuri de decantare, tancuri de serviciu (consum), tancuri de amestec, tancuri tampon, tancuri de prea-plin şi tancuri de scurgeri şi reziduuri.
Indiferent de tipul sau tonajul navelor, dotarea acestora cu tancuri de combustibil este în general asemănătoare.
Tancuri de decantare. Tancurile de decantare, în funcţie de tipul şi tonajul navelor, acestea sunt dotate de regulă cu două tancuri de decantare pentru combustibil greu şi un tanc de decantare pentru motorină. Ele sunt alimentate de pompele de transfer.
Tancurile de decantare sunt dotate cu: guri de aerisire prevăzute cu protecţie împotriva apei şi focului; sticle de nivel; sisteme electrice sau electronice de supraveghere a nivelului; structuri pentru limitarea suprafeţelor libere; sorburi cu noduri de încălzire; serpentine de încălzire (cu abur saturat); valvule de purjare; valvule de închidere rapidă şi de la distanţă; duze pentru admisia substanţelor stingătoare (CO2 sau aburi); tubulatură de alimentare; tubulatură de prea-plin cu vizor; ţevi de scurgere; autoclave de vizită. Capacitatea tancurilor de decantare trebuie să asigure în mod normal consumul zilnic al agregatelor energetice funcţionând la sarcină nominală.
Tancuri de serviciu (consum). Tancurile de serviciu sunt plasate, de regulă, în compartimentul maşinii, în funcţie de tipul de alimentare (cu sau fără pompe de alimentare) şi sunt dispuse la nivelul inferior al compartimentului de maşini, superior geodezic consumatorilor.
Alimentarea tancurilor de serviciu se realizează de către separatoare. Tancurile de serviciu pot fi: de combustibil greu pentru motorul principal, de combustibil greu pentru căldări; de motorină pentru motorul principal şi diesel generatoare; de motorină pentru căldări.
În principiu aceste tancuri sunt prevăzute cu:

-- guri de aerisire împotriva focului şi apei; sticle de nivel; indicatoare de nivel (electronice, electrice, cu transmitere de la distanţă în P.C.C.); structuri pentru limitarea suprafeţelor libere;
-- sorburi cu noduri de încălzire; serpentine de încălzire; valvule de alimentare, purjare; valvule de închidere rapidă (local şi de la distanţă); duze de admisie substanţe stingătoare (CO2 şi abur); autoclave de vizită; tăvi de scurgere; tubulatură de prea-plin cu vizor.
Capacitatea tancurilor de serviciu motor principal (care sunt alimentate de două ori în 24 de ore) trebuie să asigure funcţionarea motorului principal timp de 16 ore, la sarcină nominală. În majoritatea cazurilor, pereţii tancurilor de consum sunt dotaţi cu mijloace de încălzire, sunt izolaţi termic.
Navele moderne sunt dotate, de regulă, cu două tancuri de serviciu: unul de motorină şi unul de combustibil greu. Unele nave sunt dotate şi cu tancuri de serviciu, atât pentru combustibil greu cât şi pentru motorină, necesare funcţionării căldărilor. Capacitatea acestora variază în funcţie de tipul şi mărimea căldărilor. Aceste tancuri trebuie să satisfacă consumul (1÷3) zile.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

CERINŢE ALE SOCIETĂŢILOR DE CLASIFICAŢIE
REFERITOARE LA INSTALAŢIA DE COMBUSTIBIL

Evacuarea apei din tancul de combustibil. Pentru evacuarea apei din tancul de serviciu şi de decantare trebuie prevăzute valvule cu autoînchidere şi tubulaturi de evacuare în tancurile de scurgere.
Pentru tubulaturile de evacuare a apei se vor instala vizoare. Utilizarea pâlniilor deschise, în locul vizoarelor, este permisă la tancurile cu tăvi colectoare.
Colectarea scurgerilor de combustibil. La tancuri, la pompe, filtre şi în alte locuri unde este posibilă scurgerea combustibililor, se vor prevedea tăvi de colectare. Tuburile de scurgere ale tăvilor de colectare trebuie trimise în tancuri de scurgere. Diametrul interior al tuburilor de scurgere trebuie să fie de cel puţin 25mm.
Tubulatura de scurgere trebuie dusă până la o distanţă cât mai mică de fundul tancului de scurgeri. Se va prevedea o semnalizare de avertizare care să indice nivelul limită, superior în tancul de scurgeri.
Umplerea tancurilor de buncăr. Navele vor face buncăr cu combustibil lichid printr-o tubulatură permanentă, dotată cu valvulele necesare asigurării încărcării combustibilului în toate tancurile principale de buncăr.
Tubulatura de umplere a tancurilor trebuie dusă cât mai aproape de fundul tancului. Tubulaturile de umplere ale tancurilor situate deasupra dublului fund, trebuie racordate la părţile superioare ale tancurilor. Dacă nu se poate realiza aceasta, atunci tubulatura de umplere trebuie să aibă valvulele de reţinere instalate direct pe tancuri.
În cazul în care tubulatura de umplere este folosită şi pentru buncăr cu combustibil, se va instala în locul valvulei de reţinere, o valvulă cu închidere de la distanţă comandată dintr-un loc accesibil, aşezat în afara încăperii în care se află tancul.
Tancuri de combustibil. Tancurile de combustibil amplasate pe punţi deschise şi suprastructuri, precum şi în alte locuri expuse acţiuni agenţilor atmosferici vor fi protejate de acţiunea razelor solare.
Tancurile de combustibil trebuie să fie separate de tancurile pentru apa potabilă, de cele pentru apa pentru căldări, de tancurile de ulei vegetal şi de cele de ulei de ungere prin coferdamuri.
Când tancurile de combustibil au încălzire şi sunt învecinate cu alte încăperi (ex. de marfă), peretele încăperii trebuie să fie izolat.
Alimentarea cu combustibil. Echipamentul instalaţiei de combustibil trebuie să asigure alimentarea cu combustibil pregătit în mod corespunzător şi curăţat în gradul necesar pentru respectivul motor. Filtrele de combustibil de pe tubulatura de alimentare cu combustibil a motoarelor cu combustie internă trebuie să permită curăţarea lor fără a se întrerupe funcţionarea motorului. La instalaţiile de combustibil ale motoarelor principale care au o pompă de alimentare, cu excepţia instalaţiilor cu două sau mai multe motoare principale prevăzute fiecare cu pompă de alimentare, trebuie prevăzute mijloace care să asigure alimentarea cu combustibil a motoarelor în cazul defectării pompei de alimentare.
Dacă motoarele principale funcţionează cu diferite calităţi de combustibil, trebuie luate măsuri de prevenire a pătrunderii la motoarele auxiliare sau alţi consumatori, a unui combustibil nepotrivit pentru funcţionarea lor.
Alimentarea cu combustibil a căldărilor. Instalaţia de alimentare a căldărilor principale şi a celor auxiliare importante cu combustibil lichid cu pulverizare mecanică, trebuie prevăzută cu cel puţin două seturi de pompe de combustibil, filtre pe tubulaturile de aspiraţie şi refulare, precum şi preîncălzire. Fiecare set va fi calculat pentru debitul total de abur al căldărilor respective.
Pompele de combustibil, în afară de comanda locală, trebuie să aibă şi mijloace pentru oprirea lor din locuri uşor accesibile dispuse în afara încăperii în care sunt amplasate.
Pompele care alimentează sistemul de alimentare cu combustibil al căldărilor nu trebuie folosite în alte scopuri.
Pe tubulatura care aduce combustibilul spre arzătoarele fiecărei căldări, trebuie instalată o valvulă cu închidere rapidă cu comandă locală manual. Când alimentarea cu combustibil se face gravitaţional, trebuie prevăzute pe filtre pe tubulatură de alimentare cu combustibil a arzătoarelor.
Trebuie asigurată posibilitatea punerii în funcţiune a căldărilor principale fără alimentare cu energie dintr-o sursă exterioară navei.
Dacă tancurile de combustibil destinate căldărilor principale sau a celor auxiliare importante sunt folosite şi ca tancuri de balast, trebuie prevăzute tancuri de decantare.
Pentru controlul temperaturii şi al presiunii combustibilului care alimentează arzătoarele, prevăzute cu tubulatură, trebuie amplasate în locuri corespunzătoare, termometrele şi manometre.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

CERINŢE ALE SOCIETĂŢILOR DE CLASIFICAŢIE
REFERITOARE LA INSTALAŢIA DE COMBUSTIBIL

Referitor la principalele componente ale instalaţiei de combustibil, societăţile de clasificaţie prevăd o serie de cerinţe după cum urmează.
Pompele de combustibil. Pentru transferul combustibilului trebuie prevăzute cel puţin două pompe cu acţionare mecanică, dintre care una este de rezervă.
Pompele de transfer combustibil precum şi pompele separatoarelor trebuie să aibă în afară de comanda locală şi mijloace pentru oprirea lor din locuri accesibile oricând, amplasate în afara compartimentelor în care sunt instalate.
Pompele de combustibil vor fi prevăzute atât pe partea de aspiraţie cât şi pe refulare cu supapa de siguranţă.
Amplasarea tubulaturilor. Tubulaturile de combustibil nu trebuie să aibă comunicaţii cu tubulaturile altor instalaţii. Tubulaturile de transfer, sub presiune, trebuie amplasate în locuri uşor vizibile şi accesibile.
Tubulaturile de combustibil nu trebuie instalate deasupra motoarelor cu combustie internă, turbinelor, tubulaturilor de evacuare gaze arse, tubulaturilor de abur, căldărilor de abur şi coşurilor de fum. Se admite, în cazuri excepţionale, instalarea tubulaturilor de combustibil deasupra utilajului menţionat mai sus cu condiţia ca aceste zone tubulaturile să nu aibă îmbinări demontabile sau să fie montate în locuri corespunzătoare prevăzute cu tăvi care să prevină scurgerea combustibilului pe utilajul menţionat.

Încălzirea combustibilului în tancuri. Încălzirea combustibilului lichid trebuie să se facă numai cu ajutorul serpentinelor de apă, abur sau a încălzitoarelor electrice.
Serpentinele de încălzire şi elementele de încălzire ale încălzitoarelor electrice trebuie amplasate în părţile cele mai joase ale tancurilor.
Capetele de aspiraţie ale tubulaturilor de combustibil din tancurile de serviciu şi de decantare trebuie amplasate deasupra serpentinelor de încălzire sau deasupra elementelor de încălzire electrice, în aşa fel încât respectivele serpentine sau elemente de încălzire să fie acoperite în permanenţă.
Temperatura maximă a combustibilului în tancuri trebuie să aibă cu 10˚C sub temperatura de aprindere. Se poate depăşi nivelul indicat mai sus, cu următoarele condiţii:
-- tubulaturile de aerisire vor fi prevăzute cu dispozitive de răcire;
-- după dispozitivul de răcire se va prevedea un dispozitiv de semnalizare preventivă cu detectori de temperatură montaţi pe tuburile de aerisire;
-- se va preîntâmpina posibilitatea pătrunderii vaporilor din partea superioară a tancurilor de combustibil încălzit şi/sau din tubulaturile de aerisire ale acestora în încăperile de maşini,
- spaţiile închise nu vor fi amplasate direct deasupra acestor tancuri cu excepţia coferdamurilor bine ventilate;
-- echipamentul electric destinat montării în spaţiul de vapori al acestor tancuri va fi în execuţie antiexplozivă cu siguranţă intrinsecă.
Condensatul aburului de încălzire va fi dirijat într-un rezervor de control, prevăzut cu vizor, iar presiunea aburului folosit la încălzirea combustibilului nu trebuie să depăşească 7 bar.
Pentru controlul temperaturii combustibilului încălzit, trebuie instalate termometre în locurile necesare.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

POMPE DE TRANSFER

Pompe cu şurub. Pompele cu şurub au cunoscut o răspândire mare în instalaţiile navale pentru vehicularea lichidelor vâscoase. Acestea se construiesc pentru debite cuprinse între 0,2÷1000m3/h şi presiuni până la 250 bar. În instalaţiile navale se folosesc pompe cu şurub al căror debit nu depăşeşte 300÷400m3/h, iar presiunea până la 10÷12 bar. Debitul acestor pompe scade mult cu creşterea rezistenţei hidraulice pe traseul de aspiraţie. Pompele cu şurub au gabarit şi masa redusă, randament înalt până la 85%, funcţionează fără vibraţii şi zgomot, având înălţime de aspiraţie suficient de mare.
Principalele neajunsuri ale acestor pompe constau în construcţia lor complexă şi din această cauză costul lor este ridicat în comparaţie cu cel al pompelor cu roţi dinţate. Bunul mers al instalaţiei de pompare reclamă satisfacerea optimă a parametrilor funcţionali prin realizarea unor performanţe energetice superioare, prin asigurarea unui mers liniştit fără şocuri şi vibraţii şi a unei securităţi depline. Pentru toate acestea este necesar să se studieze termic condiţiile de funcţionare şi să se facă o alegere judicioasă a pompelor pentru fiecare situaţie în parte. O caracteristică deosebit de importantă a pompelor cu şurub o reprezintă continuitatea debitului, care are un grad de neuniformitate foarte redus comparabil cu cel al pompelor centrifuge.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

POMPE DE TRANSFER

Pompa cu roţi dinţate. Pompele cu roţi dinţate sunt construcţii simple, sigure în funcţionare, cu deservire uşoară în exploatare, masă şi gabarit redus, costul lor fiind mai mic decât al pompelor cu piston. Aceste avantaje au condus la răspândirea lor în instalaţiile de combustibil navale. Se construiesc pompe având debitul de la (0,2...200)m3/h, pentru presiuni până la 35 bar, într-o singură treaptă, cu turaţia până la 3000 rot/min. În dotarea instalaţiei de bord navale sunt folosite pompe cu roţi dinţate având debite de (50÷60)m3/h şi presiuni până la 5 bar. Randamentul acestor pompe se află între (50÷70)%. Înălţimea de aspiraţie este suficient de mare, dar este mai mică decât a pompelor cu piston. Variaţia sarcinii în instalaţie nu are influenţă deosebită asupra debitului, dar debitul scade rapid cu creşterea rezistenţei pe traseul de aspiraţie. Pompele cu roţi dinţate pot fi acţionate individual, cu motoare electrice sau antrenate direct de la arborii maşinilor cu ardere internă. Neajunsul principal al pompelor cu roţi dinţate constă în nivelul înalt al vibraţiilor şi al zgomotului produs în timpul funcţionării lor.
Pompele cu roţi dinţate sunt folosite îndeosebi la pomparea lichidelor vâscoase, ca pompe de ungere în construcţiile de maşini, la motoarele cu combustie internă, în instalaţiile de acţionări hidraulice, etc. Aceste pompe sunt puţin sensibile la variaţia vâscozităţii lichidului şi la existenţa reziduurilor în lichid.
Pompele cu roţi dinţate admit turaţii înalte şi sunt, din punct de vedere constructiv mai simple decât pompele cu piston.

INSTALATII DE COMBUSTIBIL

POMPE DE TRANSFER

Pompa de alimentare asigură transportul motorinei de la rezervor la pompa de injecţie, în timpul funcţionării motorului. Necesitatea învingerii rezistenţei filtrelor şi a conductelor de joasă presiune, precum şi a asigurării alimentarii uniforme cu motorină a pompei de injecţie, fac ca valoarea presiunii de refulare a pompelor de alimentare să se ridice la (1÷5)daN/cm2, iar debitul refulat să fie de (3÷30) ori mai mare decât consumul orar de combustibil al motorului. Pentru asigurarea acestor condiţii se folosesc în instalaţiile de alimentare ale MAC - urilor pompe de alimentare cu piston, cu roţi dinţate sau cu şurub dimensionate în consecinţă.

Pompa cu piston. Pompele cu piston au înălţime de aspiraţie maximă, iar debitul practic nu se modifică odată cu creşterea rezistenţei pe traseul de refulare. Dezavantajul lor constă în: construcţia lor complicată; masa şi gabaritul pompei sunt mai mari ca la celelalte pompe. Pompa cu piston reprezintă soluţia constructivă la care fenomenul de pompare se realizează pe baza principiului variaţiei de volum obţinută prin deplasarea periodică a pistonului.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

SEPARATOARE DE SANTINĂ

Separatorul de tip SEREX. Acest tip de separator funcţionează pe aspiraţia pompei şi suprapune efectele a trei principii de separare: gravitaţional, aglomerare şi filtrare. Componenţa este redată în figura de mai jos.

1.Corpul separatorului;

2. Plăci de laminare şi aglomerare;

3. Intrare amestec;

4. Traductoare rezistive;

5. Bloc de comandă;

6. Incinta de intrare a amestecului;

7. Camera intermediară;

8. Camera de aspiraţie;

9. Pompa de hidrocarburi;

10. Pompa alimentare filtru;

11. Corp modul filtrare;

12. Filtru volumic

13. Evacuare apă tratată.
Specific pentru acest tip de separator este că separarea gravitaţională, şi aglomerarea pe talere este realizată pe aspiraţia pompei, iar filtrarea pe refulare. Funcţionarea este monitorizată cu ajutorul manometrului M şi a vacumetrului V, care dau informaţii despre colmatarea cu hidrocarburi a filtrului volumic 12.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

SEPARATOARE DE SANTINĂ

Separatorul tip SEROM. Este un separator ce combină trei procedee de separare: hidrociclonarea, aglomerarea şi filtrarea. Figura de mai jos sugerează prin desen funcţionarea acestui tip de separator.

1. Duze pentru accelerare;

2. Hidrociclon;

3. Traductori rezistivi;

4. Tablou comandă;

5.Electrovalvă
6. Inele de aglomerare (talere);

7. Filtru volumic.

Funcţionarea. Amestecul de apă şi hidrocarburi este introdus în separator prin intermediul a unor duze tronconice (1), cu rolul de a accelera apa în scopul formării interioare a unui hidrociclon. Ca urmare a diferenţei de densitate se produce o primă separare (hidrociclonul 2). În vederea purificării finale prin filtrare, amestecul prelucrat deja primar este trecut prin sistemul de talere inelare (6), unde se realizează, o nouă separare. Filtrarea finală este realizată în filtrul volumic (7), ce are rolul de a reduce concentraţia hidrocarburilor sub valoarea de 15 p.p.m.
Automatizarea funcţionării instalaţie este realizată de tabloul de comandă (4), care primeşte semnale de la traductorii rezistivi (3). Astfel, când suprafaţa de separaţie a celor două medii supuse separării ajunge la traductorul inferior (figura de mai sus), comanda 4 transmite un semnal electric către electrovalva (5), care se deschide şi permite trecerea rezidului separat către tancul de stocare. Celelalte două traductoare sunt, cel intermediar, pentru semnalizarea nivelului minim de hidrocarburi, când se închide electrovalva (5) şi cel superior pentru a semnaliza o eventuală avarie, în sensul că apa poate pătrunde în tancul de reziduri. Traductoarele realizează cicluri de funcţionare automată între cele două limite.