Seorang kepala teknisi yang menjalankan set bantu empat langkah berkekuatan 6.000 kW memiliki dua angka di depannya. Harga bahan bakar kira-kira dua pertiga dari bahan bakar minyak dengan sulfur sangat rendah di rutenya, dan kepala silinder yang baru saja ditarik dari layanan memiliki 12.000 jam kerja dengan dudukan katup buang yang aus. Kedua angka tersebut menjelaskan hampir segalanya tentang mesin bahan bakar ganda.
Jawaban singkatnya sederhana. Mesin bahan bakar ganda adalah mesin diesel yang dapat menggunakan gas sebagai bahan bakar utamanya, menggunakan sedikit bahan bakar cair sebagai sumber penyalaannya, dan dapat beralih kembali ke bahan bakar cair kapan pun operator membutuhkannya. Kepala silinder sangat penting karena mode gas mengubah tekanan, pelepasan panas, dan pemuatan katup di dalam ruang bakar, dan kepala adalah tempat ketiganya tiba. Berikut ini mencakup dua rute pembakaran, biaya riil bahan bakar pilot, penurunan laju substitusi seiring dengan beban, dan detail bagian yang menentukan apakah head pengganti dapat bertahan dalam mode gas.
Perbedaan Fungsi Mesin Bahan Bakar Ganda
Mesin bahan bakar ganda mulai hidup sebagai mesin diesel. Blok, poros engkol, batang penghubung, dan peringkat daya tetap berada di kelas yang sama, dan mesin tetap mempertahankan prinsip pengapian kompresi yang menjadikan diesel dapat diandalkan. Yang berubah adalah sistem suplai gas, desain ruang bakar, perangkat lunak kontrol dan, pada sebagian besar konversi empat langkah, kepala silinder itu sendiri.
Dalam mode gas, mesin membakar gas alam, dan di beberapa instalasi menggunakan gas minyak cair atau metanol, sebagai sumber energi utama. Sejumlah kecil minyak diesel atau gas laut disuntikkan sebagai bahan bakar pilot dan menyediakan energi penyalaan. Karena nyala api pilot menyalakan muatan gas dan udara, bukan sebaliknya, mesin mempunyai tingkat efisiensi yang sama dengan pengoperasian diesel dan hampir tidak menghasilkan sulfur oksida. Ketika pasokan gas terganggu, atau ketika kapal sedang bermanuver dan operator menginginkan respons instan, mesin kembali ke mode diesel dalam beberapa siklus pembakaran.
Operator memilih bahan bakar ganda karena tiga alasan praktis. Yang pertama adalah kepatuhan: mode gas mengurangi nitrogen oksida sekitar 85 persen, yang memenuhi batas IMO Tier III tanpa unit reduksi katalitik selektif. Yang kedua adalah biaya: di banyak rute, kesenjangan harga antara gas alam cair dan bahan bakar minyak dengan tingkat sulfur yang sangat rendah menutupi biaya modal yang lebih tinggi untuk mesin dan tangki bahan bakar dalam beberapa tahun. Yang ketiga adalah opsionalitas: mesin yang sama dapat menggunakan bahan bakar apa pun yang ada di pasaran dan menurut peraturan paling murah pada bulan itu.
Untuk mesin utama dua langkah yang besar, salah satu pendekatan yang banyak digunakan adalah dengan menyuntikkan gas di akhir langkah kompresi dengan tekanan tinggi, yang menjaga siklus pembakaran diesel asli tetap utuh dan menghindari hilangnya metana yang tidak terbakar ke saluran pembuangan.
Kepala Silinder DONGFANG | Penggantian Suku Cadang Kompatibel dengan Mesin Diesel Kelautan MAN Model yang Kompatibel: L16/24, L23/30, L23/30H, L28/32A, S26MC, L31, L35MC, S35MC, L50MC-C I. Ikhtisar Produk Kepala silinder DONGFANG adalah pengganti yang kompatibel dengan pihak ketiga... Lihat Produk → Pengorbanannya terletak pada sisi pemeliharaan. Mesin bahan bakar ganda menuntut lebih banyak keunggulan: injektor dan timing katup yang lebih presisi, toleransi yang lebih ketat pada permukaan penyegelan, dan kepala silinder yang harus mengatasi dua pola pelepasan panas yang berbeda, bukan hanya satu.
Dua Rute Pembakaran, Dua Set Muatan
Sebagian besar diskusi bahan bakar ganda mengarah pada siklus mana yang digunakan mesin dalam mode gas, karena pilihan tersebut menentukan tekanan gas, jumlah bahan bakar pilot, tingkat slip metana, dan beban yang mencapai kepala silinder.
| Parameter | Mode gas bertekanan rendah | Mode gas bertekanan tinggi |
|---|---|---|
| Siklus pembakaran | Otto, muatan yang sudah dicampur sebelumnya | Diesel, api difusi |
| Tekanan pasokan gas | Sekitar 5 hingga 6 bar | Sekitar 300 hingga 350 bar |
| Titik masuk gas | Langkah masuk, bercampur dengan udara | Kompresi terlambat, langsung ke silinder |
| Pembagian bahan bakar percontohan pada beban penuh | Sekitar 1 persen | Sekitar 3 hingga 5 persen |
| Slip metana | Terukur, lebih tinggi pada beban rendah | Dapat diabaikan |
| Rasio kompresi | Lebih rendah, batas ketukan berlaku | Tingkat solar standar |
| Tugas khas | Mesin utama bantu empat langkah dan kecepatan sedang | Mesin utama dua langkah yang besar |
| Fitur kepala untuk memverifikasi | Pelabuhan masuk gas, kursi yang diperkeras, saluran pendingin | Lubang injektor gas, kesesuaian selongsong, kekerasan dek api |
Tidak ada rute yang lebih baik secara absolut. Rute tekanan rendah mendominasi mesin bantu empat langkah dan kecepatan sedang, dimana sistem gasnya lebih sederhana dan ruang mesin memiliki ruang untuk itu. Rute tekanan tinggi digunakan pada mesin utama dua langkah yang besar, dimana pelepasan metana tidak dapat diterima dan kompresor gas sudah menjadi bagian dari instalasi.
Kepala Silinder DONGFANG | Suku Cadang Pengganti Kompatibel dengan Wartsila Marine Diesel En Model yang Kompatibel: R20, L20, R22, R25, R32 I. Ikhtisar Produk Kepala silinder DONGFANG adalah suku cadang pengganti aftermarket berkualitas tinggi yang dikembangkan dan diproduksi secara independen... Lihat Produk → Mengapa Kepala Silinder Membawa Lebih Banyak Beban dalam Mode Gas
Mode gas meningkatkan tekanan puncak silinder dan mengubah bentuk kurva pelepasan panas, sehingga dek api, dudukan katup, dan sangkar katup mengalami siklus yang lebih sulit dibandingkan dengan layanan diesel langsung. Dalam konversi injeksi port, kepala juga membawa katup masuk gas, yang berarti lubang tambahan, permukaan penyegelan tambahan, dan jalur kebocoran kedua. Siapa pun yang menginginkan latar belakang bagian itu sendiri dapat membaca bagaimana kepala silinder dibuat dan fungsi setiap permukaannya .
- Kekerasan dudukan katup dan sudut dudukan, karena mode gas menjalankan katup buang yang lebih panas pada beban sebagian.
- Sangkar katup dan pemandunya pas, karena pemandu yang aus menyebabkan katup tidak sejajar dan merusak dudukannya.
- Mendinginkan kebersihan jalur, karena jalur yang sebagian tersumbat berubah menjadi dek api yang retak.
- Lubang katup masuk gas pada mesin yang dikonversi, harus sesuai dengan spesifikasi kit konversi.
Konsekuensi praktisnya adalah head pengganti untuk mesin bahan bakar ganda tidak dapat dibeli hanya berdasarkan ukuran lubangnya saja. Versi mesin, peringkat mode gas, dan kit konversi semuanya mengubah gambar yang harus dicocokkan dengan head.
Pembagian Bahan Bakar Percontohan: Berapa Banyak Diesel yang Masih Dibutuhkan
Bahan bakar percontohan adalah bagian dari tagihan bahan bakar yang dilupakan oleh operator, dan ini bukanlah angka yang tetap. Bagan di bawah menunjukkan pembagian percontohan tipikal untuk lima konfigurasi.
Bagan tersebut menunjukkan berapa banyak total energi yang masih harus berasal dari bahan bakar cair dalam lima konfigurasi umum. Mesin empat langkah bertekanan rendah pada beban penuh hanya membutuhkan sekitar satu persen bahan bakar pilot, itulah sebabnya operator memperlakukan mode gas sebagai bahan bakar gas yang hampir seluruhnya. Jika mesin yang sama diturunkan hingga seperempat beban, maka bagian pilot akan meningkat menjadi sekitar delapan persen, karena campuran menjadi terlalu kurus untuk dapat menyala secara andal tanpa tambahan energi diesel. Mesin dua langkah bertekanan tinggi bekerja sekitar tiga persen pada beban penuh, dan retrofit diesel ke gas mencapai hampir lima persen karena sistem pemasukan dan kontrol gasnya kurang tepat dibandingkan mesin yang dibuat khusus. Pada beban rendah angka retrofit bisa mencapai lima belas persen, yang cukup untuk mengubah perhitungan biaya bahan bakar untuk kapal yang menghabiskan waktu lama bermanuver di pelabuhan.
Tingkat Pergantian Turun Sebelum Mesin Kehabisan Beban
Laju substitusi adalah bagian bahan bakar cair yang sebenarnya digantikan oleh gas, dan tidak konstan pada rentang muatan.
Kurva merah menunjukkan mesin bahan bakar ganda bertekanan rendah yang dirancang khusus untuk menahan sekitar 40 persen substitusi pada seperempat beban dan mencapai sekitar 95 persen pada beban penuh. Kurva biru menunjukkan pengoperasian mesin diesel yang diubah menjadi gas, yang dimulai sekitar 25 persen pada beban seperempat dan naik hingga sekitar 90 persen pada beban penuh. Kesenjangan antara kedua kurva tersebut paling lebar pada muatan sebagian, yaitu tempat dimana feri, kapal pelabuhan, dan kapal pendukung lepas pantai menghabiskan sebagian besar jam operasionalnya. Armada yang menghitung penghematan dari angka yang tertera pada papan nama pada muatan penuh akan melebih-lebihkannya setiap kali siklus tugas didominasi oleh muatan sebagian. Itulah sebabnya profil beban, bukan peringkat mesin, yang harus menentukan pilihan antara mesin bahan bakar ganda pabrik dan konversi.
Pengaruh Mode Gas terhadap Emisi
Mode gas menurunkan setiap polutan yang diatur dibandingkan dengan pengoperasian bahan bakar cair, namun tidak dengan selisih yang sama.
Oksida belerang turun sekitar 99 persen karena gas alam hampir tidak mengandung belerang, yang memenuhi batas global sebesar 0,50 persen dan batas di dalam wilayah pengendalian emisi sebesar 0,10 persen. Materi partikulat turun sekitar 95 persen, dan nitrogen oksida turun sekitar 85 persen, cukup untuk mencapai Tingkat III tanpa perangkat pengolahan apa pun. Karbon dioksida turun hanya sekitar 22 persen, karena penghematan tersebut berasal dari rasio hidrogen terhadap karbon bahan bakar dan bukan dari teknologi pembakaran. Bagan ini juga menunjukkan mengapa mode gas sering digambarkan sebagai alat kepatuhan dibandingkan solusi iklim: perolehan nitrogen oksida dan sulfur dalam jumlah besar dan bersifat cepat, sedangkan perolehan karbon dalam jumlah sedang. Ketika aturan intensitas karbon diperketat, pengoperasian bahan bakar ganda membantu armada tetap patuh, namun hal ini tidak dapat menghasilkan dekarbonisasi mendalam dengan sendirinya.
Mesin Bahan Bakar Ganda yang Dibuat Khusus atau Konversi
Kedua opsi tersebut menggunakan bahan bakar, namun perilakunya tidak sama, dan perbandingan radar di bawah ini memberi skor pada enam kriteria yang paling sering dipertimbangkan oleh operator.
Kedua bentuk tersebut diberi skor dari nol hingga seratus di enam kriteria, dan bentuk yang lebih besar lebih baik. Mesin yang dibuat khusus ini unggul dalam hal fleksibilitas bahan bakar, ruang kepala nitrogen oksida, dan karbon dioksida, karena ruang pembakaran, timing katup, dan peta kontrolnya dirancang untuk bahan bakar sejak awal. Konversi ini mendapat skor lebih tinggi dalam hal kemudahan retrofit, karena mesin yang ada tetap berfungsi dibandingkan menggantinya, dan tetap kompetitif dalam penghematan biaya bahan bakar. Area terlemah untuk keduanya adalah masa pakai komponen ujung atas, karena mode gas meningkatkan tekanan puncak dan mengubah pelepasan panas, sehingga dudukan katup, sangkar katup, dan dek api di kepala silinder bekerja lebih keras dibandingkan dengan servis diesel langsung. Konversi semakin mempersempit margin tersebut, itulah sebabnya kepala pengganti untuk mesin yang dikonversi harus selalu diperiksa berdasarkan spesifikasi mode gas, bukan gambar diesel asli.
Sumber Kepala Silinder untuk Armada Bahan Bakar Ganda
Pengadaan mesin bahan bakar ganda sebagian besar merupakan masalah pencocokan. Keluarga mesin yang sama dapat terdapat pada versi diesel, gas bertekanan rendah, dan gas bertekanan tinggi, dan kepala silinder berbeda di antara keduanya dalam hal-hal kecil namun penting: diameter selongsong injektor, bahan dudukan katup, lubang masuk gas, dan tata letak saluran pendingin. Kepala yang sesuai dengan mesin versi diesel mungkin secara fisik dipasang ke versi gas dan masih rusak lebih awal, karena material dan kekerasan dudukan tidak pernah ditentukan untuk tekanan puncak yang lebih tinggi.
Daftar periksa sebelum memesan pendek. Konfirmasikan model mesin dan versi pembuatannya, bukan hanya lubangnya. Konfirmasikan apakah mesin menjalankan mode gas bertekanan rendah atau tinggi. Konfirmasikan apakah head memerlukan lubang katup masuk gas. Konfirmasikan sudut dudukan katup dan persyaratan kekerasan. Kemudian konfirmasi lead time dan posisi stok, karena kapal yang menunggu di depan adalah kapal yang tidak menghasilkan.
Zhoushan Putuo Dongfang Machinery memasok suku cadang pengganti kepala silinder untuk mesin diesel laut, mencakup kelompok mesin bantu empat langkah dan kecepatan menengah yang muncul dalam proyek konversi gas serta layanan diesel konvensional, termasuk 
Kepala Silinder DONGFANG | Penggantian Suku Cadang Kompatibel dengan Daihatsu Marine Diesel En Model yang Kompatibel: DL-20、DL-22、DL-26、DL-28、DL-32、5DK-20、6DK-20、DK-28、DS-26、PS-26H (D)、DC-17、DE-18 Lihat Produk →
Kisaran lengkapnya, termasuk unit untuk mesin diesel domestik, tercantum dalam katalog suku cadang pengganti kepala silinder , di mana setiap halaman menyatakan keluarga mesin yang kompatibel dengan head.
Angka yang akhirnya menentukan apakah bahan bakar ganda akan membuahkan hasil bukanlah penyebaran bahan bakar itu sendiri, namun interval perawatan kelas atas di baliknya. Mesin yang menjalankan mode bahan bakar selama 6.000 jam setahun membuat kepala silindernya mengalami lebih banyak siklus termal dibandingkan mesin diesel dengan tugas yang sama, dan kepala tersebut merupakan bahan habis pakai dalam aritmatika tersebut. Merencanakan penggantian berdasarkan versi mesin, spesifikasi mode bahan bakar, dan profil beban sebenarnya menjaga armada bahan bakar ganda tetap sesuai dan tersedia tanpa mengubah penghematan bahan bakar menjadi kejutan pemeliharaan.
