新型核级电子调速控制器的启动功能验证方法

为确保某新型核级电子调速控制器应用的安全可靠,对其首次应用于应急机组时的启动控制方法开展研究。建立半实物仿真平台作为验证工具,并通过真实试验数据和柴油机参数建立柴油机模型,保证半实物仿真平台与实际柴油机的性能指标相接近。调整新型核级电子调速控制器的启动控制策略与现产品电子调速控制器一致。将新型核级电子调速控制器的启动功能在半实物仿真平台上验证,确保半实物仿真试验启动试验数据与原应急机组启动试验数据接近。在应急柴油机上进行启动功能试验,实机试验结果表明启动性能满足应急柴油机组要求,实机启动试验数据与半实物仿真试验数据基本一致。

纳米颗粒强化船舶烟气CO_(2)吸收解吸性能实验

利用鼓泡吸收和解吸实验装置研究TiO_(2)和SiO_(2)纳米颗粒对质量分数为30%的单乙醇胺(monoethanolamine,MEA)溶液CO_(2)吸收-解吸性能的影响。结果表明,质量分数为0.10%的TiO_(2)-MEA吸收剂的吸收增强因子最佳,可以达到1.095。吸收前后纳米颗粒的粒径分布和Zeta电位基本保持不变,具有较好的稳定性。在解吸过程中,相较质量分数为30%的MEA吸收剂,质量分数为0.10%的TiO_(2)-MEA和质量分数为0.10%的SiO_(2)-MEA吸收剂相对热损耗分别降低7.1%和7.0%,解吸容量分别提升7.69%和7.53%。此外,纳米颗粒对其他有机胺吸收剂也具有一定作用,在解吸过程中,显著提高有机胺吸收剂解吸速率的峰值,缩短达到解吸速率峰值的时间,提高解吸效率。

水冷柴油机取力器工作模拟技术

应用BFM1015系列某型号柴油机的车辆在行驶过程中出现机油压力低报警,检查发现凸轮轴衬套和三角堵盖存在不同程度的磨损,经分析得出磨损原因为柴油机取力器处转矩过大,使与其连接的传动机构产生偏移,进而导致凸轮轴润滑不足,发生衬套烧蚀、堵盖端面磨损等现象。针对该问题,设计柴油机取力器工作模拟装置模拟实际工况并进行试验,进一步验证磨损原因,并且得出柴油机与变量泵在安全工况下的试验数据,为取力器与柴油机、车用负载匹配性优化提供参考。

基于振动和缸压信号的柴油机敲缸故障识别

针对某型船用柴油机的敲缸故障,提出一种基于振动和缸压信号的联合分析诊断方法。结合上止点传感器的脉冲信号,将振动和缸压时域信号根据柴油机曲轴转角位置转换为曲轴转角域信号。根据在曲轴转角域出现敲缸特征信号时对应的振动加速度判断柴油机敲缸激励源频率范围,在此基础上通过带通滤波降噪提高敲缸特征信号的信噪比。基于四冲程柴油机工作周期与曲轴转角的关系对振动和缸压曲轴转角域信号提取故障特征。经柴油机多工况数据验证,本方法对识别柴油机敲缸故障简便、有效、准确性高。

低速双燃料柴油机奥托循环下的增压器配机

基于奥托循环的燃烧特点与需求,从柴油机空燃比和增压器特性两方面对低速双燃料柴油机奥托循环下的增压器配机进行分析。柴油机100%负荷处的压比流量应处于增压器的压力流量特性图的中心位置,在高负荷区域预估的增压器效率、扫气压力、扫气量尽可能稍大于设计要求,尽可能采用最小喷嘴环设计,增压器压气机工作线应处于高效区域。在此基础上对X92DF柴油机开展配机策划和试验验证。试验结果表明:该柴油机各项性能满足设计要求,增压器达到预期效果。

船用柴油机止推轴承润滑特性分析及优化设计

针对某型高强化指标船用柴油机止推轴承在试验过程中出现的异常磨损问题,采用三维弹性流体动力学仿真分析方法,比较不同轴向力、油槽、油孔结构对止推轴承承载能力及润滑特性的影响规律并进行试验验证。试验结果表明:当止推轴承承受的轴向力增加时,峰值总压及平均热载最大值无明显变化,但区域有所扩展;采用更利于止推工作面滑油流通的油槽、油孔结构对止推轴承的润滑特性有较大改善,可显著提高其承载能力。

基于GT-POWER的船用中速柴油机NO_(x)排放

基于GT-POWER性能模型,以缸径为200mm、行程为300mm的某型船用中速柴油机为研究对象,开展NO_(x)减排研究。通过建立进气压力、气阀正时等与柴油机排放特性变化的联系,确定降低柴油机的NO_(x)比排放值的方案。结果表明,通过调整进气压力及进气正时等可以实现该型柴油机更佳的排放性能。经实机验证,通过更换中冷器及增压系统,可以降低15.8%的NO_(x)排放,可为工程应用提供参考。

针阀偏心程度对双孔喷嘴喷孔内流动及柴油喷雾的影响

为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度∆X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃油流量大、流速高,但沿程阻力的增大会造成出口处平均速度更小;偏心程度越大,两侧差异越明显。在固定的偏心程度下,孔内流动的不对称性仅与喷油压力有关,随着喷油压力及环境压力的增加,两侧喷雾体积分数及速度分布的不对称程度会加深。环境温度对喷雾不对称性有影响,但无确定规律。在针阀最大偏心程度为0.06 mm的条件下,随着喷油压力的增加,两孔的质量流量及燃油喷射总质量均增大,同时会加剧这两个参数的不对称性表现。

船用柴油机气缸套内孔平台网纹珩磨加工工艺

针对某船用柴油机气缸套内孔平台网纹珩磨加工工艺,对气缸套加工时的网纹形成机理进行分析,制定平台网纹珩磨工艺路线,并确定相应的珩磨工艺参数和加工设备,以保证平台网纹达到要求。柴油机试车结果证明采用该平台网纹珩磨加工工艺可满足缸套网纹加工高精度要求。

可变进气对船用柴油机性能影响的试验研究

为了探究可变进气系统对船用柴油机性能的影响,在一台配备进气可变配气和进气旁通阀的船用中速柴油机上开展试验研究。分别在可变配气机构处于强米勒正时和弱米勒正时,进气旁通阀处于开启和关闭状态下开展船用柴油机螺旋桨特性试验。试验结果表明:采用弱米勒正时可降低燃油消耗率,但是最高燃烧压力和NOx比排放增加,燃油消耗率降低幅度随负荷升高而减小,最高燃烧压力和NOx比排放增加幅度随负荷升高而增加,弱米勒正时对低负荷优化效果更明显。受到最高燃烧压力限制,高负荷必须采用强米勒正时。弱米勒正时角度从20°增加到30°,燃油消耗率基本不变,最高燃烧压力和NOx比排放进一步增加,对于试验柴油机而言,20°弱米勒正时配置更优。开启进气旁通阀可以提高中低负荷增压压力,降低燃油消耗率、排温和烟度。在超低负荷及高负荷时开启进气旁通阀效果与中低负荷相反。在25%及50%负荷下应用可变进气技术,燃油消耗率分别降低6.0%和2.9%、烟度分别降低61.6%和59.7%。合理的可变进气系统控制策略可有效优化船用柴油机性能。

基于废气再循环的防爆柴油机清洁燃烧技术

针对某型煤矿用防爆柴油机NO_(x)排放物污染严重、危害大的问题,分析防爆柴油机的燃烧过程,建立燃烧数学模型。通过流体仿真分析软件对基于废气再循环系统的防爆柴油机的清洁燃烧过程模拟仿真并进行台架试验。试验结果表明:在8种工况下加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机CO排放加权平均值为0.0045%,与未加装废气再循环的系统相比体积分数增加0.0045%;加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机NO_(x)排放加权平均值为93.35×10^(-6),与未加装废气再循环的系统相比降低56.17%,采用废气再循环的系统对降低防爆柴油机的NO_(x)排放效果明显。

基于机器学习的柴油机标准油耗模型

针对卡车油耗影响因素多,无法简单进行对比的问题,设计一种基于机器学习的油耗模型。通过前期大量数据的训练和模拟,该模型可以利用车辆行驶参数(如发动机转速、转矩、车速)以及环境因素(如环境温度、环境压力)来计算实时油耗,并得到累计油耗,最终可将偏差控制在3%以内。该方法可为柴油机的油耗分析提供新的思路。

内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展

基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。

Ni、Mg掺杂钴尖晶石催化分解N_(2)O的实验

为了解决氨燃料发动机的氧化亚氮(N_(2)O)排放问题,研究一种Ni、Mg掺杂的钴尖晶石催化剂用于N_(2)O高效分解。采用共沉淀法合成一系列过渡金属M(Cu、Ni、Mg)掺杂钴尖晶石(Co3O_(4))形成M_(x)Co_(3-x)O_(4)复合金属氧化物,并探究其在不同气氛下的催化活性。Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)催化剂可在350℃时达到90%的N_(2)O分解效率,在通有10%水蒸气反应的情况下480℃完全转化。通过一系列表征手段发现:Ni、Mg同时掺杂进入晶格结构较好,形成较为完整的整体尖晶石结构;Ni、Mg协同Co作为活性位点,使钴尖晶石分散度更好,并未像Cu等掺杂时形成对应金属氧化物的杂相而减少活性中心是其改性效果进一步提升的重要原因;同时因Ni、Mg同时掺杂进入晶格,使掺杂后钴尖晶石晶格膨胀,晶格尺寸变大,比表面积有明显提升,高于Ni、Mg单独掺杂,增加了接触活性位点,使其拥有更低的反应温度;通过XPS发现Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)中Co^(2+)、Ni^(2+)的结合能均最高,电子云密度相对最低,有助于N、O中的电子向其转移,且作为主要分解活性中心的Co^(2+)占比最高,从能量和价态角度解释了其同温度下分解效率最高的现象;此外,在H_(2)-TPR下,随着Ni、Mg掺杂量的增加,H_(2)的还原温度更高,说明其在高低温下的还原性更强,有助于对N_(2)O中的高价N进行吸附还原,而Ni_(0.4)Mg_(0.2)Co_(2.4)O_(4)在60 h时的60000 h-1空速气流下也显示出较好的稳定性(350℃下转化率维持在90%左右)。

氢发动机SCR催化器的NO_(x)转化效率模拟

建立一维选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化器模型,采用稳态、瞬态小样试验标定SCR化学反应动力学机理,并分析SCR催化器对氢发动机排气中NO_(x)的催化还原过程。结果表明:入口O2体积分数对NO_(x)催化还原有抑制作用,但入口H2O体积分数对NO_(x)转化效率没有明显影响;当温度为250~400℃时,线性温升工况NO_(x)转化效率高于稳态工况且超过98%;氢发动机排气温度和原排NO_(x)体积分数随功率增大而增大,当功率大于60 kW且氨氮比等于1时,SCR催化器转化效率小于95%;增加氨氮比对NO_(x)转化效率的提高作用较小,这是由于在高温条件下增加的NH3倾向与O2反应。

基于FMECA模糊综合评价法的甲醇燃料风险分析

针对各种船用替代燃料实船应用的风险,提出失效模式、后果和严重度分析(failure modes,effect and criticality analysis,FMECA)模糊综合评价法,即将传统的FMECA半定量风险评估法转化为定量风险评估,同时综合考虑各风险因素间的相互影响。将该方法运用于63000 t液货船的甲醇燃料风险评估中,结果表明甲醇燃料的风险等级为中等,与实船应用结果相符,证明该方法可用于船用替代燃料的风险分析。

超临界CO_(2)发电系统循环参数优化设计方法

基于超临界二氧化碳简单循环发电系统热力学模型,对在多工艺参数综合影响下循环效率的变化规律进行研究。结果表明:当系统最高压力低于临界值时,循环效率随入口压力的增加而降低,随入口温度的增加先增加后降低;当系统最高压力大于临界值时,循环效率随入口压力的增加先增加后降低,随入口温度的增加而降低。通过分析循环效率随压缩机入口参数变化规律发生转变的原因,提出循环最高压力临界值的计算方法,提出并验证一种超临界二氧化碳简单循环参数优化设计方法,可显著提高循环参数寻优效率。

液氨高压喷雾特性实验研究

结合定容燃烧弹和高速摄影技术建立喷雾可视化实验平台,模拟柴油机缸内高温高压的喷射环境,研究环境温度、环境压力和喷射压力对液氨宏观喷雾特性的影响。结果表明,液氨喷雾对环境温度敏感性极高,提高环境温度和环境压力均可不同程度地提高氨蒸发比例,使其在喷雾体积空间内分布更均匀,进而形成高质量混合气。在高环境温度下提高喷射压力虽可改善蒸发效果,但对于蒸发速率的改善并不明显。

双燃料低速发动机推进轴系扭转振动特性

以某滚装船双燃料发动机及动力系统为例,研究在燃油、双燃料模式下扭转振动激励力矩的差异及其对于发动机扭振响应的影响,分析推进轴系的扭转振动特性,并对扭振测试结果进行分析。研究结果表明:在燃油与天然气双燃料模式下,后者的扭振激励力矩较大;在燃油与天然气双燃料模式下,虽然曲轴扭振应力变化不大,发动机、推进轴段、发电机转子扭振响应均发生显著的变化。

MEA+MDEA溶液的催化再生研究

在间歇式反应器中研究几种常用的商用催化剂HZSM-5-25、HZSM-5-50、γ-Al_(2)O_(3)以及SiO_(2)对单乙醇胺(monoethanolamine,MEA)溶液和MEA+甲基二乙醇胺(N-Methyldiethanolamine,MDEA)混合胺水溶液再生过程的影响。结果表明:HZSM-5-25对MEA水溶液再生过程的催化效果最佳,可使MEA富液瞬时最大CO_(2)解吸速率提升约8.25%,平均解吸速率提升约5.24%;对于MEA+MDEA混合胺吸收剂,叔胺MDEA与CO_(2)反应的碱催化水合机制为反应体系带来了大量的HCO-3,可以在很大程度上加快CO_(2)的释放,这导致HZSM-5-25催化剂对混合胺溶液再生过程的促进效果显著低于其对单MEA溶液的催化效果,瞬时最大解吸速率仅提高4.91%。