船用中速柴油机曲轴磨损故障分析及预防

柴油机是船舶的动力系统,其质量关系到整个船舶的性能。曲轴作为重要的核心零部件,长期以来作为国内外柴油制造厂家将曲轴作为研究的重点。曲轴作为柴油机的组成部分,表面承受很大的压力,轴颈散热能力差导致材料磨损。因此,必须进行检查,进行预防,减少事故的发生。围绕中速柴油机曲轴的磨损故障展开讨论,常见损伤有磨损、裂纹等,分析故障的处理措施,提出曲轴磨损故障的预防技术。

米勒循环降低船用中速柴油机NOx排放研究

降低中速柴油机NOx排放的研究具有重要的现实意义。利用AVL BOOST软件,以Wartsila4L20型中速柴油机为模拟原型建立仿真模型,通过台架试验数据验证模型模拟的准确性,并利用所建立的模型,在综合考虑柴油机经济性和可靠性的基础上,研究米勒循环降低船用中速柴油机NOx排放的有效途径。

船用中速柴油机预测模型的自动标定与优化

为解决柴油机预测模型参数过多导致的标定困难问题,采用遗传基因算法对搭建的船用中速机DIjet预测燃烧模型进行智能标定。借助最大缸内压力以及对应的曲轴转角快速完成缸压曲线标定,相较于传统手动标定,标定时间可缩短到几十分之一。在进行柴油机整体功率验证后,对NO_(x)排放进行标定,形成一套简便可行的智能标定流程。在完成标定的模型上进行NO_(x)排放及有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)优化,在考虑两者不同权重系数的情况下得到更优的帕累托前沿面。

船用中速柴油机凸轮轴故障原因及分析

为进一步预防因船用柴油机凸轮轴故障造成的问题,文章以船用中速柴油机凸轮轴故障原因及分析为研究方向。选取装船机器是12v280系列柴油机为例。从案例分析来看,常见故障为凸轮啃伤、凸轮型面剥离、硬质拉伤、凸轮型面异常磨损、衬套(轴承)烧损等,针对上述问题,文章提出相关针对性措施,在凸轮啃伤预防措施上,应保证导向销装配过盈、提高导向销耐磨性能同时,防止喷油泵工作负荷失衡,同时做好凸轮型面剥离预防,减少凸轮轴型面磨损及预防衬套(轴承)烧损。

船用中速柴油机排气摇臂的轻量化设计

为实现柴油机排气摇臂的轻量化设计要求,针对某船用中速柴油机排气摇臂,采用有限元分析软件进行结构强度分析,并在此基础上进行结构拓扑优化;根据拓扑优化结果,优化排气摇臂的设计方案,并重新进行强度校核验证。对优化前后排气摇臂的质量、应力、刚度等参数进行对比分析,结果表明:优化后排气摇臂的质量减少了24.5%,最大等效应力增大了117.3%,最大等效应力小于材料屈服强度,满足结构强度要求。

船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配

针对4190船用中速柴油机,提出由电控组合泵替代传统机械泵,利用AMESim软件建立电控组合泵燃油喷射系统模型,确定试验用凸轮型线、喷孔直径、油泵柱塞直径、高压油管长度等参数。通过发动机台架试验研究凸轮工作段位置、喷油器伸出高度、喷孔直径及供油提前角对柴油机经济性和排放的影响。研究结果表明:凸轮工段位置影响喷油规律,从而影响经济性和排放;喷油器伸出高度减小会导致经济性变差;喷孔直径越小,最低燃油耗的供油提前角越大;减小喷孔直径,燃油喷射压力提高,有利于降低燃油消耗率和NOx排放,但小喷孔直径的喷油持续期长,后燃增加,效率下降且CO排放增加。

船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。

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。

机车中速柴油机应用柴油/甲醇二元燃料的燃烧特性研究

在一台机车中速柴油机上,采用进气歧管喷射甲醇的方式,研究了不同转速与负荷下柴油/甲醇二元燃料燃烧特性。研究结果表明:随着甲醇喷射量的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,中低负荷时燃烧呈单峰快速放热,高负荷下预混燃烧比例有所提高,但仍保持双峰放热规律;同时,二元燃料燃烧方式下的最高燃烧压力与压力升高率均高于原机,最高燃烧温度也随着甲醇喷射量的增加而升高;此外,二元燃料燃烧的热效率与负荷密切相关,在600r/min时有效热效率随着甲醇的喷入而降低,且随着替代率的升高其降幅加大,在33%替代率时下降了9.06%,但在1000r/min标定负荷时有利于热效率的提高,升幅达到0.36%。

Miller循环中速柴油机燃烧和排放特性的模拟

为探索某船用中速柴油机在Miller循环条件下的燃烧和NOx排放特性,采用三维CFD计算程序模拟该机的缸内工作过程,探讨充量温度、喷油定时和几何压缩比等参数对燃烧和NOx排放的影响。研究结果表明:随着充量温度的降低,滞燃期曲轴转角和最高压力升高率持续增加,而指示油耗率和NOx排放率都呈现先降低后升高的趋势;在较低充量温度下,延迟喷油定时对滞燃期曲轴转角的影响不太大,而增加几何压缩比可以有效缩短滞燃期曲轴转角,进一步降低NOx排放;综合优化上述参数,得到的最优方案使该型柴油机额定负荷NOx排放降低52.4%,且在所计算的曲轴转角范围内指示燃油消耗率基本保持不变。

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。

船用中速柴油机高压共轨燃油系统特性分析

为开展船用柴油机机械式喷油系统向高压共轨式喷油系统的改造研究,以船用中速柴油机为研究对象,建立了原机机械式燃油喷射系统仿真模型,在分析机械喷射系统性能的基础上,设计了额定工况轨压为160 MPa的“分段式”高压共轨燃油喷射系统.通过建立的高压共轨燃油喷射系统仿真建模,分析了高压共轨燃油喷射系统的性能特征,研究了系统部件关键结构参数对系统特性的影响.

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

中速柴油机燃用重质燃料油的试验及数值模拟研究

以某型号大功率中速柴油机为研究对象,以燃烧性能试验和数值模拟方法研究了重质燃料油在该机上的燃烧性能、动力性能和燃油经济性。研究表明:与燃用轻柴油相比,在燃用重质燃料油时,柴油机保持了原有的动力性能;燃油消耗率有所上升,但考虑重质燃料油的低成本因素,其经济性有较大程度改善。为了进一步改善燃油经济性并保证燃用重质燃料油时柴油机的可靠性,对喷油嘴等燃油系统关键部件进行改进设计是必要的。

中速柴油机曲轴轴瓦烧瓦原因分析

东莞某发电厂两台由MANB&W公司制造的 18V 40 /4 5型柴油机因烧瓦引起曲轴开裂 ,导致停机。在对烧瓦现场进行调查的基础上 ,分析了烧瓦的原因。研究结果表明 ,烧瓦的原因主要是润滑条件不良 ,摩擦热量增多 ,曲轴与轴瓦都承受很高的热负荷 ,最终导致烧瓦。另外 ,曲轴由于各处负荷不均匀所产生的偏磨也是烧瓦的原因之一。

大功率中速柴油机进排气噪声控制技术应用

基于对大功率中速柴油机进、排气噪声的频谱特性以及消声系统气流阻力的分析 ,文中介绍了一套消声量大、阻损小的消声装置 ,其进气消声量为 5 6dB(A) ,进气阻力为 1 96Pa;排气消声量为 2 8dB(A) ,排气阻力为 5 88Pa.应用结果表明 ,该装置既有效地控制了噪声 ,又保证了柴油机的动力性能 ,达到了保护环境的目的 .

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。

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.

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。

船用中速柴油机的振动诊断研究

以8NVD48A-2U中速柴油机为例介绍了船用中速柴油机振动监测与诊断的试验研究，对柴油机振动激励源及振动特征量与磨损状态之间的关系进行了分析。研究表明，利用表面振动监测柴油机零部件的配合状态是可行的。