基于LSTM-PSO-SVM的船用LNG双燃料发动机故障预测

针对船用LNG双燃料发动机设备复杂,故障预测效率低、准确度差的问题,提出一种长短期记忆网络与改进粒子群优化算法优化支持向量机融合的预测模型。利用LSTM模型时间序列变化的能力对设备未来的运行状态进行预测,然后采用非线性自适应惯性权重改进PSO算法对SVM参数进行寻优,以提高其寻优能力和收敛速度;改进的LSTM-PSO-SVM融合模型可实现对设备故障状态的快速、准确预测。通过对某船用LNG双燃料发动机的故障预测仿真,结果表明上述模型具有更高的故障识别准确率和更快的识别速度,能够准确预测船用LNG双燃料发动机潜在故障。

LNG双燃料油船燃料舱结构强度评估方法研究

随着国际社会对绿色低碳要求逐步提高,采用液化天然气(liquefied natural gas,LNG)燃料的海船正成为运输船主流趋势。国际海事组织发布《使用气体或其他低闪点燃料船舶的国际安全规则》(简称“IGF规则”),虽然对使用低闪点燃料的燃料舱围护系统设计给出了载荷和设计条件的原则性要求,但对如何开展LNG燃料舱结构强度评估并同油船、散货船、集装箱船等运输船型的装载工况和评估衡准进行协调,则缺乏明确的指导,故操作性不高。该文结合IGF规则的燃料舱设计载荷要求及共同结构规范相关要求开展研究,提出了一种使用LNG燃料的油船燃料舱区域的船体结构强度直接计算方法,包括模型范围、载荷工况和强度评估衡准等,并以某油船为例,进行了燃料舱区域有限元直接计算的实船验证。结果表明该方法合理可行,并可为同类船舶的LNG燃料舱结构强度评估提供指导。

双燃料集装箱船B型LNG燃料舱疲劳强度研究

基于DNV-GL规范要求,对某大型双燃料集装箱船B型LNG燃料舱结构进行疲劳强度研究。根据规范给出燃料舱及其支撑结构的疲劳分析流程以及疲劳热点筛选方法,分析不同关键节点的疲劳强度,并提供改善疲劳问题的优化设计方案。为配置B型LNG燃料舱的相关船型的设计开发提供参考。

某超大型双燃料动力集装箱船LNG燃料舱布置方案分析

以某新巴拿马型15000~16000 TEU级别液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)动力集装箱船建造项目为背景,对超大型双燃料动力集装箱船LNG燃料舱布置方案进行研究。通过对比不同LNG燃料舱的结构尺寸和布置位置,并从燃料舱的晃荡载荷、船舶的装载能力和稳性等方面进行分析论证,得到一种成熟可靠的超大型双燃料集装箱船LNG燃料舱布置方案。在该方案中,LNG燃料舱的宽度不超过船宽的56%,且其整体或前半段位于上层建筑下方。与市场上常见的燃料舱布置方案相比,该方案不仅能提升船舶的空间利用率,而且能在保障船舶续航能力的同时,提升LNG燃料舱的抗液货晃荡能力,增加船舶的集装箱装载量。

LNG动力船舶修理安全管控

为了提升液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)动力船舶修理期间的风险管控水平,对LNG燃料的基本特性展开介绍,分析LNG泄漏或失控所造成的危害,并对不同的LNG动力船舶系统的相应维修情况进行对比分析,同时阐述LNG动力船舶维修时存在的主要额外风险及相应风险产生的原因。在此基础上,提出船舶携带LNG修理期间在危险区域和安全敏感区域工作的相应预防措施。研究成果可为LNG动力船舶修理安全管控提供一定参考。

船用LNG双燃料中速机特点及低碳运维管理

液化天然气(Liquefied Ntural Gsa a,LNG)是一种低碳洁净燃料,是实现航运业碳减排的过渡性关键燃料。甲烷是一种强温室效应气体,甲烷泄漏是LNG双燃料发动机面临的一个难题。通过优化双燃料机操作管理与科学维护来减少温室气体的排放,探索零排放发动机创新之路。结合多年双燃料发动机管理经验,可以进一步发掘商用船用双燃料发动机全生命周期使用价值,降低发动机日常运营过程中的碳排放,探索在当前双碳能源背景下的新型低碳运维管理方法。详细分析了瓦锡兰6L20DF型双燃料柴油机的特点及日常操作管理中的注意事项,从轮机管理角度给出双燃料机长期保持在燃气模式下高效运转及减少甲烷泄漏量的维护措施,通过提高船用双燃料发动机低碳运维管理水平确保船舶安全。

MECHANISM ON DISTRIBUTION OF PILOT FUEL SPRAY AND COMPRESSING IGNITION IN PREMIXED NATURAL GAS ENGINE IGNITED BY PILOT DIESEL

Numerical simulations of pilot fuel spray and compressing ignition forpre-mixed natural gas ignited by pilot diesel are described. By means of these modeling, the dualfuel and diesel fuel ignition mechanism of some phenomena investigated on an optional engine bytechnology of high-speed CCD is analyzed. It is demonstrated that the longer delay of ignition indual fuel engine is not mainly caused by change of the mixture thermodynamics parameters. Theanalysis results illustrate that the ignition of pre-mixed nataral gas ignited by pilot dieseltaking place in dual fuel engine is a process of homogenous charge compression ignition.

LNG动力船的槽车对船加注技术方案设计

针对配置IMO C型LNG燃料舱的大型双燃料散货船,从干燥/惰化、冷舱、置换、加注以及残液吹扫等步骤详细介绍LNG槽车对船的加注技术方案;结合LNG槽车加注作业的特点,考虑受注船加注场地的实际情况,通过风险矩阵对槽车对船加注作业进行风险评估,识别LNG加注作业的危险源,提出有效的危险预防措施和应急处理措施。

新巴拿马型散货船LNG双燃料燃气供应系统设计

以新巴拿马型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)双燃料散货船为研究对象,分析LNG优势、双燃料主机选型、LNG燃气供应系统(Fuel Gas Supply System,FGSS)配置、LNG储罐选型和布置,并进行能效设计指数(EEDI)计算。结果表明,采用合理的系统设计、计算和设备布置等方法,LNG可在船上安全使用并满足最新排放要求,为研发类似船舶提供技术解决方案。

基于HYSYS的LNG供气系统气化设计方案比较

为满足某7000 PCTC汽车滚装船项目各双燃料用户在不同工况下的需求,初步设计4个供气系统气化方案,采用ASPEN HYSYS软件对不同方案和不同工况进行参数模拟计算,根据计算结果对比分析各方案的经济性、常用工况下的设备运行状态、控制难度、检测方便程度以及高/低温淡水系统设计难度,结果表明,采用高温和低温两套水/乙二醇系统最优,该项目最终确定采用该方案。

1900 TEU集装箱船的LNG双燃料主机选型

为满足日趋严苛的环保要求,液化天然气(LNG)双燃料动力船舶正逐步成为船东青睐的热门选择。不同厂家的LNG双燃料低速机的差异较大,以某1900 TEU集装箱船为例,从机型技术特征、对辅助配套系统的需求和整体造价等方面着手,对该船型的LNG双燃料主机选型进行充分的分析对比。

不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性研究

基于大气模拟综合测试系统,模拟0 m、1 000 m和2 000 m海拔的大气压,对不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性进行研究。研究结果表明:不同海拔下,随着氢气替代率增加,预混合燃烧增强,缸内燃烧速度加快,缸压峰值升高,其对应相位提前;碳烟和CO排放先下降后上升,NO_(x)排放增加,CO_(2)排放减少。随着海拔上升,过量空气系数减小,有效热效率降低。转速为1 600 r/min时,随着海拔高度升高,预混合燃烧减弱,发动机缸压峰值下降,其对应相位推迟;CO排放最低时,与0 m海拔比较,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别增加44.44%和127.78%,CO排放增加8.95%和16.86%,CO_(2)排放增加4.34%和16.86%,碳烟和CO_(2)排放增幅随海拔增加而上升。转速为3 000 r/min时,随着海拔高度上升,缸压峰值略有升高,缸压峰值对应相位提前,预混合燃烧增强;碳烟、NO_(x)、CO和CO_(2)排放升高,排放增幅随海拔升高而增大。与海拔0 m比较,当碳烟排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别升高18.67%和56.04%,NO_(x)排放分别上升14.78%和38.40%,CO_(2)排放分别升高7.29%和15.80%;CO排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,CO排放分别上升24.53%和62.87%。

引燃柴油量对双燃料发动机循环变动的影响

为了降低重型高压共轨柴油机燃用LNG-柴油的燃烧循环变动,优化引燃柴油量控制,通过双燃料发动机试验台架,研究了在最大转矩转速1600r/min,功率输出为73kW工况下,随引燃柴油喷油量的增加,峰值压力、峰值压力升高率、平均指示压力循环变动的变化趋势。研究结果表明,随引燃柴油量的增加,双燃料发动机的峰值压力、峰值压力升高率和平均指示压力的循环变动趋势相同,它们的均值均增大,标准差减小,循环分布集中,循环变动系数降低。在不导致爆震燃烧的前提下,适当增大引燃柴油量,能够改善双燃料发动机的燃烧稳定性。

EGR技术对生物柴油混合燃料发动机性能的影响研究

为缓解柴油掺烧生物柴油导致的NO_(x)排放过高问题,将4190ZLC船用中速柴油机作为试验台架,通过AVL_FIRE软件建立燃烧室模型,并验证该模型准确性。设置生物柴油掺混比0~40%等4组变量,EGR率0~12.5%等4组变量,进行柴油机燃烧、性能和排放分析。结果表明,掺烧适量生物柴油能够降低柴油机缸内温度,降低Soot排放,但同时会导致NO_(x)排放明显升高;EGR的引入能够实现低温燃烧,显著降低NO_(x)排放,但EGR率过高会增加Soot排放。生物柴油掺混比B40、EGR率12.5%组合NO排放比原机降低47.7%,Soot排放质量分数比原机降低98.13%。本文结果将为柴油掺混生物柴油燃烧并结合EGR技术提供一定的研究方向。

柴油/醇氢双燃料发动机燃烧特性试验研究

在不改变Z6170发动机结构和参数的基础上,搭建一套基于尾气余热在线重整制氢的甲醇和重整气进气歧管喷射系统,并开展了柴油/醇氢双燃料发动机的燃烧特性研究。试验结果表明,柴油/甲醇双燃料模式下,随着替代率增加,燃烧持续期(CA10-90)逐渐减少,着火延迟期逐渐增长,燃烧重心(CA50)表现出先提前后滞后的特性。柴油/醇氢双燃料模式下,在同替代率时相比于甲醇模式,着火延迟期缩短,燃烧持续期反而延长。研究结果为柴油/醇氢双燃料发动机的性能进一步优化提供了试验支持。

多功能海上重吊船LNG燃料应用分析

基于某多功能海上重吊船液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)双燃料系统的设计,结合其典型运营工况,采用经济性(Economic Performance,EP)分析方法对LNG燃料和低硫船用轻质柴油(Low Sulfur Marine Gas Oil,LSMGO)燃料的能量消耗、额外初始投入成本、运营成本(Operating Expense,OPEX)等进行分析比较。结果表明,在满足设计要求的前提下,在中长期的船舶运维周期内,LNG燃料的EP更好。考虑未来船用清洁燃料的发展,相关研究可为海上工程作业船舶的燃料动力系统的设计和选择提供思路。

基于ANSYS的复式膨胀节强度和轴向刚度有限元分析

通过ANSYS有限元分析,研究了复式膨胀节在同时受内压及轴向位移时的强度和轴向刚度.建立了复式膨胀节的二维轴对称模型,并考虑了非线性对复式膨胀节的影响,将分析结果与EJMA工程近似法计算结果进行对比,表明ANSYS有限元结果更接近实际情况,采用工程近似法分析复式膨胀节时存在一定误差.

引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

以一台涡轮增压六缸柴油机改造的发动机为试验对象,研究引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。研究了不同喷油正时下的双燃料发动机的缸内压力、压力升高率、缸内温度、燃烧放热规律、循环变动等参数。研究结果表明:引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性影响很大。随引燃柴油喷油正时的增大,最高缸内压力、最高压力升高率、最大燃烧温度和最大瞬时放热率先升高后降低且所对应的曲轴转角减小;峰值压力循环变动系数先降低后增大,峰值压力升高率循环变动系数降低。

基于喷射策略的氨柴双燃料发动机燃烧和排放试验研究

在一台重型柴油发动机试验平台的基础上改造氨柴双燃料发动机,加装了一套电控喷氨系统,采用氨气进气道喷射、柴油缸内直喷方式,通过柴油喷射策略的变化,在发动机1 200 r/min的中高负荷下50%氨能占比工况,开展了氨柴双燃料的燃烧和排放特性优化研究。试验结果表明:氨柴双燃料燃烧时,由于氨燃料燃烧速度慢、起燃温度高等特性,柴油原机的上止点附近单次喷射策略,使得氨燃烧与柴油燃烧不同步,燃烧放热率呈现“双峰”曲线,氨燃烧效率较低。采用柴油双喷策略,通过提前柴油预喷时刻,可推迟柴油起燃时间,活化活塞凹坑外的氨燃料,促使柴油和氨燃烧趋于同步,将“双峰”放热曲线转变成“单峰”放热曲线,从而加快燃烧速度,缩短燃烧持续期,减少未燃氨排放,提升氨燃烧效率。但过度提前预喷时刻会造成柴油撞壁,对发动机指示热效率不利。

国内外船用LNG动力发动机发展现状

为加深对船用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)发动机各厂家、各机型的了解,为将来国内船舶排放控制区内船舶机型选择及LNG发动机发展提供参考,在纯气体机、双燃料机和混烧机分类的基础上,从缸内直喷、支管进气及总管进气等不同进气方式出发,对不同厂家的LNG发动机进行分析,并从动力性、经济型、燃气替代率、NOx排放及甲烷逃逸量等方面对各机型进行比较。结果表明:气体机能耗都较柴油机大;双燃料发动机的燃气模式能耗约比燃油模式降低10%;国外发动机NOx排放大部分满足TierⅢ,且都对甲烷逃逸量有控制;而国内LNG发动机与国外相比在技术、功率、价格及尾气排放上都有较大差距;国内发动机普遍采用总管进气,总体性能较差,且纯气体机功率部分范围断挡。研究显示:LNG发动机进气方式宜采用支管多点喷射或缸内高压直喷;发动机类型适合采用"微引燃"式双燃料机或高性能纯气体机。