船用双燃料发动机排放和经济性能分析

某船用发动机在进气歧管加装燃气喷射系统改造为柴油/压缩天然气(CNG)双燃料发动机。为研究其排放性和经济性,分别在燃油模式、燃油模式+选择性催化还原法(SCR)及双燃料模式开展台架试验。结果表明:双燃料模式下发动机氮氧化合物(NO_(x))排放能达到燃油模式+SCR的排放水平,满足《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL)附则Ⅵ对NO_(x)排放第3阶段(TierⅢ)控制标准,但歧管进气方式导致碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放高,难以满足《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB 15097-2016)。对柴油/CNG双燃料发动机存在较高的HC和CO排放,MARPOL附则Ⅵ未作出限制,存在缺陷,有待修订完善。该发动机燃油模式+SCR及双燃料模式均满足TierⅢ,若其装船的船舶在MARPOL公约附则Ⅵ规定的排放控制区航行,尽管发动机采用燃油模式油耗率更低,但从燃料成本考虑,双燃料模式经济性更好。研究结果期望为船舶营运管理及行业公约、法规的修订提供参考。

低硫油对中速柴油机的影响

防污染法规更新后要求,船舶应当使用低硫燃油。笔者根据多年船舶工作经验和研究总结,介绍了低硫油对中速柴油机的影响,分析了低硫油的成分及管理使用,并结合实船案例,就如何预防故障发生及平时对低硫油的管理和使用,如何把控粘度和温度的变化提出了应对措施。根据燃油沉淀物对活塞环及缸套磨损情况合理安排吊缸周期,针对低硫的使用合理采购备件及缩短备件的使用寿命。加强船岸沟通,做好案例分析和总结。

某轮系泊试验主机增压器喘振原因分析

现代船用柴油机广泛采用废气涡轮增压器。新造船舶在进行主机系泊试验时,有可能发生主机增压器压气机喘振的现象。本文基于某船在系泊试验过程中出现的增压器喘振现象,通过实船螺旋桨轴扭矩的测量数据及推进特性曲线分析,找出引起增压器喘振的主要因素,并提出在系泊试验时的具体规避方法。

船用柴油机起动电磁阀性能仿真试验研究

在船用发动机或核电应急柴油机起动系统中,起动电磁阀作为通、断压缩空气的关键部件。虽在其寿命周期内无需频繁启闭,但一旦工作就必须圆满完成任务,其性能直接影响到柴油机的起动性能,进而危及到整个船舶动力系统的安全。本文以某V16型的柴油机起动电磁阀为研究对象,分析其结构和工作原理、阐述其电磁学和动力学模型的构建方法;建立Ansys Maxwell有限元仿真模型,并试验验证该模型的合理性和计算精度,开启和关闭响应时间的误差分别是2.3%和2.8%。通过起动电磁阀静态性能仿真试验,分析不同工作气隙和驱动电压对电磁力的影响规律。通过动态性能仿真试验,探讨起动电磁阀开启过程中的电流、电感、电磁力以及阀芯位移等响应时间有关的参数变化过程,研究了不同驱动电压、动阀芯行程对开启响应时间的影响,可指导起动电磁阀优化设计。

基于随机森林方法的柴油机涡轮增压器故障诊断

为了提高柴油机故障诊断的精度,针对柴油机涡轮增压器故障的问题,提出基于随机森林的柴油机涡轮增压器故障诊断方法。使用AVL Boost对柴油机建立故障仿真模型,并生成故障样本。对构建的涡轮增压器模型使用随机森林方法诊断。结果表明,采用随机森林算法的故障诊断模型可以有效对涡轮增压器的故障进行分类,分类准确率超过95%。可知,随机森林方法在涡轮增压器故障诊断领域中有良好的应用价值。

某重型柴油机一体式运输支架故障分析及优化

为解决某重型柴油机运输支架在海运中存在的发动机掉落故障,利用前处理软件Hypermesh和有限元分析软件Abaqus对故障件完成模型构建和仿真研究,分析了发动机悬置支架与运输支架发生脱落的原因。结果表明,运输支架与发动机悬置支架之间的滑移量超限,导致悬置支架与运输支架的连接螺栓发生断裂。针对滑移超限的情况,文章设计了一种新型的一体式运输支架,计算结果表明,新方案成本优于原方案,性能满足设计要求。

基于虚拟样机技术的柴油机曲轴-连杆-活塞机构运动学、动力学仿真分析

基于虚拟样机技术及其支撑软件VN4D和Pro/E,实现了对12VPA6柴油机曲轴-连杆-活塞机构的运动学、动力学仿真.通过动态仿真柴油机的运行,获取了仿真模型的运动学、动力学特性数据,得到的结果与理论分析相吻合,这为该型柴油机曲轴-连杆-活塞机构的优化设计和有限元分析提供了依据.

内河船用中速柴油机油耗率模型的建立

为研究柴油机的油耗率,结合内河船舶经常使用的XCW6200ZC型中速柴油机的台架试验数据,采用多项式拟合的方法对这些数据进行处理,建立柴油机推进特性下的油耗率与推进特性系数、转速之间的数学模型。运用该模型对船舶柴油机的油耗率进行计算和预测,结果表明:该模型能够较好地预测柴油机的油耗率。

某船用中速柴油机排放特性试验

对某船用中速柴油机的电控化改造前按推进特性进行了排放试验。试验分析结果表明:该机低转速、低负荷区CO排放浓度低,HC排放浓度高,而高转速高负荷区CO排放浓度高,HC排放浓度低;NOx排放浓度最高位于800r/min附近,而NOx比排放随转速和负荷的升高而降低,其变化趋势主要受油耗率的影响。试验结果可供相关技术人员参考。

某轻卡发电机支架断裂故障分析及优化

针对市场某轻型卡车发电机支架发生断裂的现象,通过锤击法模态测试和振动测试,确定故障原因为一阶频率过低,系统发生共振。根据测试结果优化发电机支架结构,加强其刚度,降低发电机重心位置;有限元法分析优化后的发电机系统,模态和强度均满足设计要求。最后对优化的发电机系统进行测试,一阶频率与计算结果接近,且发电机振动幅值大幅度减小。

船用中速柴油机NO排放浓度的预测

将准维三区燃烧模型与NO生成的扩大的Zeldovich机理相结合,成功地开发了一种船用中速柴油机排气中NO浓度预测计算程序,并通过实验证明模拟计算结果与实测结果基本吻合.为从更深层次地认识船用柴油机工况和性能参数对NO排放量的影响。

船用中速柴油机电子调速系统硬件在环仿真试验平台研制

以某型船用中速柴油机电子调速系统为对象,研制船用中速柴油机电子调速系统硬件在环仿真试验平台,主要包括电子调速系统执行机构试验台的搭建,柴油机实时仿真模型的建立,电子调速系统控制策略快速控制原型的实现。利用硬件在环仿真试验平台进行调速器执行机构动态特性分析、电子调速系统起动与调速等功能验证,试验结果表明硬件在环仿真试验为研究电子调速系统控制策略和测试执行机构特性提供了良好的试验研究条件。

燃油性质对船用中速柴油机排放的影响

鉴于 2 0 0 0 -0 1 -0 1起国际海事组织 ( IMO)对船用柴油机的 NOx排放提出了限度值 ,研究了船用中速柴油机燃用轻柴油、窄馏分柴油及重油等燃油对 NOx与颗粒排放的影响 .发现了燃油中重馏分越多、芳烃含量越多、碳含量越多 ,则排放 NOx越少 ,但增加了颗粒的排放 .为了能降低 NOx排放 ,又不过多增加颗粒排放 ,燃用轻柴油时采取了延迟喷油 ,燃用重油时采用掺水乳化的方法 ,证明对降低船用中速柴油机

某船用中速柴油机NO_x排放特性分析

对一船用中速柴油机进行了NO_x排放试验,得出并分析了其用作船舶主机时,在持续运行区域内随运行工况变化的NO_x排放特性.柴油机NO_x排放水平与其运行工况密切相关.对于按推进特性运行的船舶主机,排放法规有必要针对NO_x排放实船测试特点,规定合适的标准测试工况,并在台架试验的基础上对因测试工况偏差而引起的NO_x排放误差进行修正.

L21/31型船用中速柴油机减小NO_x排放研究

采用数值模拟方法,利用KIVA-3V程序对L21/31船用中速柴油机在满足TierⅡ标准前提下的NOx排放、影响因素和影响规律进行研究,为满足TierⅢ标准,探讨了该机型燃用二甲醚(DME)时NOx生成情况.研究结果表明:该机型适当减小进气温度、降低负荷、推迟喷油提前角、增大转速、增大进气延迟角均可使NOx排放量在IMO TierⅡ范围内减小,但均不可能达到IMO TierⅢ的标准;该机型换用DME时NOx的排放量仅为燃用柴油的44.19%,通过进一步改变参数,可使NOx排放量减小为原机的25.82%,已非常接近TierⅢ标准的要求.

舰船中速柴油机的废气再循环技术实现及性能影响研究

近年来,化石燃料燃烧导致的大气污染等环境问题日益严峻,而船舶柴油机是海上大气污染的一个重要源头。为了解决舰船中速柴油机的尾气排放问题,废气再循环技术在世界范围内引起了广泛的关注。本文对舰船中速柴油机的废气再循环技术进行了详细介绍,通过建立中速柴油机的计算模型研究了废气再循环技术对柴油机性能的影响,并进行了影响因素的仿真分析。

船舶中速主机低频排气噪声控制研究

结合在船舶建造中遇到的低频主机排气噪声控制问题,从实船噪声源的确定、主机排气噪声谱分析和消声器声学性能验证等方面进行探索,并从排气噪声控制角度对船舶柴油机排气系统设计提出了建议。

船用中速柴油机高压共轨硬件在环仿真平台开发

以MAN 6L16/24型船用中速柴油机为对象,建立了硬件在环仿真柴油机实时模型;研制了船用中速柴油机高压共轨硬件在环仿真平台;开发了高压共轨电控系统控制软件和硬件在环测控系统,并进行了电控系统硬件在环试验。试验结果表明:开发的电控系统控制软件可完成共轨系统轨压和喷射控制;建立的硬件在环仿真平台可为高压共轨系统执行机构性能测试和控制策略研究提供可靠的试验环境。

缸内液喷LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性

以L21/31船用中速柴油机为原型,在不改变燃烧室结构的基础上,将其改装成缸内液喷LNG/柴油双燃料发动机,利用AVL_FIRE软件展开三维数值模拟,研究此双燃料发动机的LNG替代率极限及高替代率时的缸内燃烧及排放性能。研究结果表明:改装后双燃料发动机LNG替代率极限为99.5%,当替代率大于99.5%时,LNG无法被引燃;在正常燃烧条件下,保持引燃柴油及液化天然气喷射正时和喷射时间间隔不变,随着液化天然气替代率的增加,液化天然气燃烧始点基本不变,缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低,进而降低NO、CO的生成量和排放量。

6G32柴油机的开发

介绍了 711研究所和广州柴油机厂共同开发的 6G3 2高性能中速柴油机的技术规格、结构和系统特点 ,阐述了为达到高经济性和符合排放要求而采取的性能技术措施。