大型低速二冲程船舶柴油机气缸油台架试验评定

为降低大型船用低速二冲程柴油机气缸油实船试验的风险,基于6S35ME-9型船用柴油机试验台架,把气缸油系统分为三组：1^#与2^#气缸使用试验油A、3^#与4^#气缸使用参比油、5^#与6^#气缸使用试验油B,在标定工况下运行,通过试验过程评价、气缸油清净分散性评价、气缸套与活塞环组件磨损量和油品光谱检测为指标的抗磨性评价、柴油机关键参数评价、与参比油对比等综合评定,确定试验油的优劣。结果表明：对于三种油品,气缸套、活塞环和活塞环槽的磨损量与通过气缸油残油检测的金属元素含量判断的磨损状况相比二者具有一致性,结合气缸油的清净分散性评定结果,可有效判断油品是否可以进行实船试验。同时,在试验过程中油品中Fe、Cr元素含量60 h后趋于平衡,因此设定台架试验时间为100 h。经以上方法评定的气缸油,经实船试验符合要求。因此,基于该台架试验对气缸油的评定方法是可行的、经济的。

EGR率对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响

基于CFD软件CONVERGE 2.3对1台EX340EF-UA测试船用二冲程柴油机进行了数值模拟计算,研究了进气压力和EGR率对75%负荷下的船用柴油机燃烧与排放性能的影响,显示出模拟结果与实验结果有较好的吻合度。进气压力为0.464 6 MPa时,NOX排放量最小。选定进气压力0.464 6 MPa,研究EGR率的影响发现:随着EGR率的增大,NOX排放量显著降低;EGR率达到30%时,NOX排放量仅为2.58 g/kW·h,低于国际海事组织TierⅢ排放标准限制的NOX排放量3.4 g/kW·h。

基于性能优化的小缸径二冲程低速船用柴油机喷油方式研究

针对小缸径二冲程高压共轨低速船用柴油机,在常用工况75%负荷下,通过台架性能试验和仿真计算研究了燃油标准喷射、预喷射和后喷射等喷射方式对整机燃油消耗和氮氧化物(NO_x)排放的影响。研究结果表明:相对于标准喷油方式,预喷加主喷的燃油喷射方式大幅提高了最高燃烧压力,最高燃烧压力增幅达9.3%,既降低了NO_x排放同时又获得良好的燃油经济性,NO_x排放降低了3.8%,燃油消耗率降低了0.4%。在性能试验的基础上建立仿真计算模型,通过模拟计算研究不同预喷开始角度对整机性能的影响,获得最佳的预喷开始角。

二冲程低速船用柴油机SCR系统的技术分析与应用

文章介绍了SCR系统的结构与原理,并对6S50ME-C型低速柴油机的SCR系统进行了技术分析和应用测试,结果表明,使用低负荷方法可获得SCR催化剂所需的最低运行速度;通过SCR流场优化,进一步降低排气压力,使其具有比标准排气集管更低的压力损失;SCR系统可保证NO_(X)循环值为2.8 g/(kW·h),低于IMO Tier Ⅲ限值3.4 g/(kW·h),满足IMO Tier Ⅲ NO_(X)限制标准。

二冲程低速柴油机曲轴箱爆炸的原因及预防

结合最新的事例对二冲程大型柴油机曲轴箱爆炸的原因和特点进行了分析,给出了管理和设计方面的建议,并介绍了一种新型的预防系统。

船舶二冲程主柴油机增压器喘振故障诊断方法探讨

提出一种船用二冲程增压柴油机喘振故障的诊断方法，根据监测热工参数采用微机诊断软件可迅速查出喘振的主要原因．

低速二冲程柴油机活塞振荡冷却数值模拟分析

为了分析活塞热负荷,利用CFD软件建立组合式活塞振荡冷却模型,并使用VOF多相流模型对冷却油腔的振荡换热过程进行数值模拟,得到活塞位于不同位置时油腔内机油填充率和壁面平均换热系数。计算结果表明冷却腔内机油填充率在35%左右,其波动不仅与活塞运动状态有关,还与伸缩套管固定管内油压变化有关。将冷却油腔近壁面边界条件作为活塞热分析边界条件,预测活塞温度场。

基于EGR及MILLER循环的低速二冲程柴油机排放控制技术仿真研究

通过三维数值模拟的方法研究了EGR以及米勒循环(Miller Cycle)对低速二冲程柴油机性能及排放的影响。结果表明,在基于满足Tier II排放法规的机型上使用大比例EGR时,可以满足TierⅢ排放法规的要求。通过EGR耦合米勒循环可以对柴油机的减排策略进行进一步的优化。通过EGR耦合米勒循环可以降低减排策略中EGR的使用强度,从而降低在实际使用中应用减排策略的难度。

基于EGR技术的船用低速二冲程柴油机增压系统匹配研究

针对采用EGR技术的船用低速二冲程柴油机在满足IMO排放法规时增压系统须兼顾多模式、宽流量范围运行的问题,基于某型低速二冲程柴油机在GT-Power软件中搭建整机及EGR系统仿真模型并校核。在此基础上研究涡轮增压器匹配、进排气旁通、废气旁通(EGB)等措施对该型柴油机TierⅢ和TierⅡ模式时性能的影响并得出系统匹配策略。研究结果表明:TierⅢ模式时,减小涡轮等效流通面积可有效恢复增压压力,但导致运行点接近压气机喘振线;引入进排气旁通则可有效解决喘振问题。TierⅡ模式时,采用EGR和EGB措施均可有效解决因涡轮等效面积减小带来的增压压力过高问题,但其中EGR方案NO_x排放较低,燃油消耗率偏高,而EGB方案燃油消耗率较低,NO_x排放偏高;综合应用EGR和EGB,即高负荷采用EGR,中低负荷采用EGB的匹配方案,可达到整机NO_x排放满足TierⅡ法规要求且燃油消耗率最低的设计目标。

低速二冲程船用柴油机耦合涡流影响的现象学喷雾模型研究

为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响,开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中,涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段:一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击,二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用,结合动量守恒定理的推导,可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度,从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中,开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比,发现所开发的模型在不同工况(3MPa~9MPa,400K~900K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响,为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。

低速二冲程柴油机复合动力涡轮匹配研究

对某型带有排气旁通的低速二冲程柴油机,采用柴油机复合动力涡轮技术,回收柴油机排气能量。基于GT-POWER软件对某低速二冲程柴油机进行仿真计算,以同时考虑燃油消耗率、柴油机功率、动力涡轮功率、系统总功率、系统热效率、压气机喘振裕度的方式,寻找匹配点。结果表明:当动力涡轮喷嘴环当量直径为50mm时,动力涡轮复合系统可在50%到100%工况回收排气能量,额定工况下,旁通14.00%的废气,动力涡轮回收的功率为427.58kW,占原机的6.68%,动力涡轮回收比最大,复合系统的功率为6698.42kW,比原机提升了4.62%。

MAN B&W ME-GI双燃料低速二冲程船用柴油机

随着人们对环境保护的日益重视以及燃油价格的不断提高,柴油机替代燃料的开发已刻不容缓。为了适应市场的需要,MAN B&W公司开发了ME-GI双燃料船用柴油机。本文详细地介绍了ME-GI双燃料船用柴油机的原理、结构和优势。

基于试验拟合的低速二冲程柴油机放热率经验模型研究

针对某TierⅢ船用低速二冲程柴油机,开展了负荷、EGR率及喷油参数对放热率及其特征参数的影响研究。研究表明:负荷和轨压是影响燃烧始点的主要因素,负荷、轨压升高使燃烧始点提前;轨压升高及喷油正时提前使CA50提前,指示热效率升高;小EGR率对燃烧过程影响不大,EGR率高于26%后会显著推迟CA50,增大燃烧持续期,降低指示热效率。基于实测放热率对三韦伯函数参数进行了研究,获得了多因素对经验放热模型的作用规律,得到了适用于低速机的经验放热率模型。

船用低速二冲程柴油机燃烧与排放数值模拟研究

使用CFD软件对一台船用低速二冲程柴油机额定工况点缸内喷雾、燃料着火和燃烧过程、排放物NOx浓度分布及生成总量进行了数值模拟研究。模拟所得压缩压力和最高燃烧压力与实测值基本一致。在额定工况点运行时,柴油机预混合燃烧比例很小,基本呈现单峰状的扩散燃烧特征;燃烧放热初始时刻在上止点附近,整个燃烧持续期约为45℃A。同时,计算所得的NOx生成总量与实测值存在19.15%的偏差。

二冲程主柴油机增压系统的运行规律

为了研究运行因素对现代低速主柴油机增压系统工作的影响 ,以喘振为切入点 ,对其热力过程模拟计算结果进行分析 ,由此得到若干重要的结论。这些结论也为建立增压系统故障诊断软件提供了依据。

变工况条件对船用二冲程低速柴油机扫气过程的影响

在船用二冲程低速柴油机中,扫气过程的优劣直接关系到发动机的各项特性,在前期研究中主要以扫气口结构为主要研究方向,但发动机循环是一个瞬变的动态过程,因此需要针对扫气过程的不同阶段及不同环境因素开展性能分析,以便在扫气全过程内改善扫气性能.本研究基于扫气流动试验台,通过三维激光粒子测速系统,对不同工况条件下的稳态扫气过程进行了光学实验研究.结果表明:改变扫气压差、扫气口开度以及排气门升程均会对流通能力产生一定影响,但对涡流的影响不大;扫气口开度降低及排气门升程较低均会改善扫气均匀性,利于在一定程度上提升扫气效率,但根本上改善扫气均匀性的因素仍然是扫气口结构.

二冲程低速柴油机推进轴系纵振计算方法探析

本文介绍了有关大连-B&W5L60MC和大连-B&W6S70MCE柴油机推进轴系振动的计算和实船测试情况。由计算结果与实测结果的比较可知,对于现代长冲程及超长冲程船用低速柴油机轴系,采用标准方法计算扭转振动仍是有效的,但纵向振动由于受扭转振动耦合效应的影响,用标准方法计算已不能适应工程上的要求,而采用有限元法计算轴系耦合振动的方法已在国外形成。

船舶低速柴油机SCR系统设计及试验验证

由于船舶机舱空间狭小,船用二冲程柴油机SCR反应器及其管路布置较为困难,利用CFD对柴油机100%负荷工况下SCR反应器前混合段内雾化后的尿素溶液与排烟的混合过程进行模拟。通过模拟得到6S35ME-B9船用柴油机SCR系统在混合器叶片角度为15°、导流器扩展角度为75°时可以实现短距离内还原剂与排烟的良好混合,且整套系统压降控制在1 400 Pa以下。对6S35ME-B9船用柴油机全尺寸SCR系统进行100 h台架试验,在中国船级社NOx排放指南要求的E3推进工况下,实现原机NOx比排放量由18. 15 g/(k W·h)减少至3. 17 g/(k W·h)。本设计为实船SCR系统的配备提供了理论和应用基础。

船舶中低速大功率柴油机现状及发展

分析对比了国内外船舶中低速大功率柴油机的现状与发展趋势 。

二冲程增压柴油机老机的性能改进

目前我国航运系统中用作船舶主机的二冲程增压柴油机中,有相当一部分是我国60～70年代生产的,其性能及参数均比较低、燃油耗率较高,这与我国经济建设日益发展的需要不相适应,而全部换下旧机型又不现实,因此老机改造是势在必行。本文介绍了在老机性能改造中几种途径和模拟分析的结果。