Таблицы расхода и давления дизельных мазутных форсунок

1. Общие принципы работы дизельных и мазутных форсунок

Дизельные и мазутные форсунки представляют собой высокоточные устройства, предназначенные для распыления жидкого топлива в камере сгорания. Основное различие между ними заключается в типе используемого топлива и соответствующих рабочих параметрах.

Принцип работы дизельных форсунок основан на впрыске топлива под высоким давлением через калиброванные отверстия малого диаметра. Давление впрыска может достигать целых 2500 Бар в современных системах Common Rail, что обеспечивает качественное распыление и эффективное смесеобразование.

Основные типы форсунок по способу управления

Механические форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления топлива от топливного насоса высокого давления (ТНВД). Обычная механическая форсунка состоит из корпуса, распылителя с иглой и одной пружины.

Электромеханические форсунки используют управляемый электроклапан, который получает команды от электронного блока управления. Это позволяет точно контролировать момент впрыска и количество подаваемого топлива.

2. Нормативная база и стандарты ГОСТ, DIN, ISO

Техническое регулирование в области топливных форсунок осуществляется на основе национальных и международных стандартов. Основополагающими документами являются ГОСТ 10579-2017 для дизельных форсунок и ГОСТ 23689-79 для механических и паромеханических форсунок.

ГОСТ 10579-2017: Форсунки дизелей. Технические требования и методы испытаний

Данный стандарт заменил ГОСТ 10579-88 и определяет требования к давлению начала впрыскивания, подвижности иглы, качеству распыливания топлива и герметичности по запирающему конусу. Стандарт предусматривает испытания на дизельном топливе по ГОСТ 305-2013 или ГОСТ 32511-2013 или специальной технологической жидкости.

ГОСТ 23689-79: Форсунки механические и паромеханические

Номинальная производительность форсунок должна соответствовать установленному ряду: от 0,19 кг/с (0,7 т/ч) до 4,44 кг/с (16,0 т/ч). Стандарт также устанавливает требования к давлению топлива и распыливающего пара.

Актуальные стандарты на топливо

Для дизельного топлива действуют ГОСТ 305-2013 "Топливо дизельное. Технические условия" и ГОСТ 32511-2013 "Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия", введенный с 1 января 2015 года. Для мазута применяется ГОСТ 10585-2013 "Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия".

В европейской практике применяются стандарты DIN EN ISO, которые гармонизированы с требованиями Европейского союза. Современные системы Common Rail разрабатываются в соответствии с ISO 8984-1:1993 "Двигатели дизельные. Испытание топливных форсунок".

3. Технические характеристики дизельных форсунок

Технические характеристики дизельных форсунок существенно различаются в зависимости от типа системы впрыска и области применения. Ключевыми параметрами являются давление начала впрыскивания, производительность и качество распыления.

Давления впрыска различных систем

Традиционные механические системы работают при давлениях 135-220 кгс/см² в зависимости от типа двигателя. Системы насос-форсунок обеспечивают большее давление топливоподачи от 1200 до 2050 кг/см², что обеспечивает более качественное распыление.

Системы Common Rail представляют наиболее современное решение, где топливо накапливается в общей рампе под давлением до 2500 бар, а форсунки управляются электронно.

Влияние давления на характеристики работы

При отклонении давления начала впрыскивания от номинального значения на 6,0-7,0 МПа расход топлива возрастает на 20-25%. Это подчеркивает критическую важность поддержания точных рабочих параметров.

Требования к топливу

Качество топлива критически важно для долговечности форсунок. Зазоры между подвижными элементами минимальные и любые сторонние примеси могут нанести существенный ущерб. При бережной эксплуатации дизельные форсунки способны работать более 200 тысяч километров.

4. Мазутные форсунки и их классификация

Мазутные форсунки предназначены для распыления тяжелых топлив высокой вязкости в котельных установках, промышленных печах и энергетическом оборудовании. Их конструкция учитывает специфические свойства мазута как топлива.

Классификация по способу распыления

По способу распыливания жидкого топлива мазутные форсунки можно разделить на три основные группы: механические, с распыливающей средой и комбинированные.

Механические форсунки используют энергию топлива под давлением или центробежные силы. Паровые форсунки применяют пар для распыления мазута, что обеспечивает высокое качество распыливания даже при относительно низких давлениях мазута.

Паровые мазутные форсунки

Паровые мазутные форсунки предназначены для котлов малой мощности, имеющих глубину топочной камеры не менее 3 м. Они требуют подогрева мазута до температуры 70-90°C и обеспечивают расход пара на распыливание 0,3-0,35 кг/м².

Паровые форсунки типа ФП выпускаются различных типоразмеров производительностью по мазуту до 0,5 кг/с (1800 кг/ч) при давлении пара 0,4-2,5 МПа.

Технические преимущества различных типов

Механические форсунки требуют значительно меньше энергии на собственные нужды по сравнению с паровыми. Однако паровые форсунки обеспечивают более тонкое распыление - при давлении пара 1 МПа средний размер капель составляет около 2 мкм против 40 мкм у механических при давлении мазута 2 МПа.

5. Расчет расходов и выбор оптимальных параметров

Правильный расчет расходов и выбор оптимальных параметров форсунок критически важен для эффективной работы котельного и энергетического оборудования. Расчеты должны учитывать тепловую мощность установки, характеристики топлива и условия эксплуатации.

Методика расчета мощности горелки

При расчете мощности дизельной, мазутной, газовой горелки необходимо использовать формулу: мощность горелки = мощность котла/КПД. Для котлов с КПД 90% коэффициент составляет 0,9.

Параметры горелок высокого давления

Горелки высокого давления работают на мазуте, подаваемом под давлением 0,2–0,5 МПа (2–5 ат). Тепловая мощность таких горелок может достигать 30 МВт.

Расход распылителя в горелках высокого давления составляет при распыливании паром 0,4–0,8 кг/кг мазута и при распыливании компрессорным воздухом 0,5–1,0 нм³/кг.

Требования к размерам сопел

Диаметр выходного сечения мазутного сопла следует принимать во избежание засорения и закоксовывания не менее 3 мм, даже если по расчету получено меньшее значение. Все форсунки с расходом менее 500-550 кг/ч должны быть паромеханическими или паровыми.

Контроль качества факела

Для горелок с расходом мазута 450-550 кг/ч длина факела в топке не должна превышать 2,5 м. Допускается увеличение длины факела примерно на 1 м на каждые 200 кг/ч роста расхода топлива.

6. Современные системы впрыска Common Rail

Системы Common Rail представляют наиболее современное решение в области дизельного топливоподачи, обеспечивающее высокую точность управления впрыском и отличные экологические характеристики.

Принцип работы системы

В большинстве современных автомобилей используются системы, включающие ТНВД для создания давления топлива, топливную рампу для распределения топлива под давлением и топливные форсунки для непосредственного впрыска в камеру сгорания.

Основное преимущество Common Rail заключается в разделении процессов создания давления и впрыска топлива. Это позволяет поддерживать постоянное высокое давление в рампе независимо от режима работы двигателя.

Технические особенности

Современные системы обеспечивают давление до 2500 бар, что значительно превышает возможности традиционных систем. Электронное управление форсунками позволяет реализовать многократный впрыск за один рабочий цикл.

Требования к качеству топлива

Системы питания дизельных двигателей очень чувствительны к качеству топлива. Вода, песок и любые другие сторонние примеси могут стать причиной быстрого выхода из строя ТНВД, клапанов давления и форсунок.

Производители и стандарты

Наиболее распространены топливные системы производителей Denso, Bosch, Siemens и Delphi. Каждый производитель использует собственные стандарты кодирования и калибровки форсунок.

7. Эксплуатация и техническое обслуживание

Правильная эксплуатация и своевременное техническое обслуживание форсунок являются ключевыми факторами обеспечения надежной и экономичной работы дизельных двигателей и мазутных горелок.

Диагностика состояния форсунок

Основными методами диагностики являются проверка давления начала впрыскивания, контроль герметичности и оценка качества распыления. Для новых форсунок время падения давления на 50 кгс/см² составляет от 15 секунд и более, для изношенных может сократиться до 5 секунд.

Регламентное обслуживание

Установленный ресурс форсунки до текущего ремонта должен быть не менее 4000 ч в условиях непрерывной работы, при этом увеличение производительности не должно превышать 1,5%.

Основные неисправности и их причины

Наиболее частыми причинами выхода из строя являются использование топлива низкого качества, засорение распылителей, износ игл и седел. При засорении или закоксовке распыливающих отверстий форсунку необходимо разобрать, детали прочистить и тщательно промыть в профильтрованном дизельном топливе.

Требования к топливу и условиям эксплуатации

Вязкость топлива перед форсунками не должна превышать 16×10⁻⁶ м²/с (2,5°ВУ), при этом его температура не должна быть ниже 120°С для мазутных форсунок.

Современные методы восстановления

Современные технологии позволяют восстанавливать форсунки до заводских параметров. Используются ультразвуковая очистка, точная механическая обработка и электронная калибровка. После восстановления форсунки проходят полный цикл испытаний на специализированных стендах.