二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的研究对我国实现自主配机
和性能改进提高具有重要的意义
目前,世界上设计开发的低速柴油机产品主要包括:MAN-B&W 的 MC、MC-C 、 ME 和 Warsilla NSD 的 RAT 两种系列。他们各占世界总产量的 70%和 25%左右,另有日本三菱的 UEC 系列,用于日本国内,只占 5%左右。从基本机型来说,三者很相近,都是二冲程单排气阀直流换气、定压涡轮增压系统、长行程或超长行程,且 S/D=3.0~4.2,缸径 D=260~980mm ,平均有效压力 Pe =1.7~1.9MPa ,增压压力 Pe=0.32~0.38MPa ,有效油耗率 ge=163~180g/(KW.h ), 最高爆发压力 Pmax=14.5~16.0MPa 。
我国的船用低速二冲程柴油机的研制起步于 1958 年,经多年的研究,已完成了从单缸功率 500 马力到 2000 马力低速二冲程柴油机的研制工作,其中有气口—气阀直流扫气的,也有回流扫气的;有脉冲增压的,也有定压增压的,初步填补了我国大功率低速二冲程柴油机的空白。自行研制的机型种类有 ESDZ75/160,ESDZ43/82,ESDZ76/160,ESDZ58/100 以及 ESDZ58/100B 型
我国大型低速二冲程 6ESDZ75/160B 柴油机就是纯脉冲涡轮增压柴油机 之一。
随着时代的前进,平均有效压力 Pe不断提高,当 Pe发展到 1.3MPa 左右,各大型低速二冲程柴油机系列的扫气型式逐步统一为单流扫气,而涡轮增压系统均采用定压涡轮增压系统,其原因是由于涡轮增压器总效率已提高到 50%以上,可以满足扫气的要求,另外因低速柴油机有 5、7 缸等系列产品,定压系统都能通用,在性能上差别不大。随着平均有效压力的不断提高(目前 Pe已达 1.9~2.0MPa ),涡轮增压器的总效率也要不断提高,目前TK η 已高达 70~75%,所以对二冲程柴油机来说,涡轮增压系统基本上采用定压增压一种,没有选择问题,这一方面也使当前世界上低速二冲程柴油机的型式趋于统一。
日本三菱重工
大型二冲程发动机领域,研制符合目前船舶运行情况的超长冲程机 。 UEC-LSH 系列,涡轮增压器布置在排气侧。选用拥有专利的MET 可变涡轮增压器(采用VTI )技术, 以省低速航行的费用。
VTI 涡轮增压器, 如目前MHIMME 尚在研发中的电力辅助涡轮, 可通过提高发动机低负荷时的性能而赋予低速航行以特别的优势。在电力辅助涡轮增压器中, 带强永磁铁的驱动轴直接装在_只常规MET 涡轮的转子轴端; 一只线圈装在机体
的外面, 提供扭矩。通过在低速航行时输出最适合于转速的动力, 涡轮增压器的转子得到加速, 保证了必要的空气压力和流量, 即使在低转速时也是如此。
瓦锡兰和ABB
锡兰和ABB 增压器系统公司正联手为大功率柴油油机开发新用途和突破性应用二级增压器计划 。先进 的发动机技术和二级增压技术相结合,将使柴油机具有节油和减排优势。在瓦锡兰柴油机上采用的二级涡轮增压技术是 瓦锡兰和 ABB 增压器系统公 司密切合作开发的。根据开发计划, 瓦锡兰将集中优势开发先进的发动机技术 ,加装 ABB增压器系统后 ,瓦锡兰公司就能为用户提供性能和成本效益尽可能好的商业解决方案。ABB 增压器 系统 公 司将为 瓦锡兰 提供气 流 、压 比和效率符合要求的增压技术。
采用额外的发动机系统或使用废气后处理还有助于进一步降低排放。通过详细的系统参数定义 ,可找到油耗和 CO 、NO 减排的最佳平衡点。智能控制系统可以在整个负荷范围内优化先进发动机的运行 ,可 以大大降低氮氧化物排放。二级增压技术可以通过补偿 降低空气密度保证发 动机的工作性能。
在瓦锡兰柴油机上联手试验二级增压器 ,实现了燃油耗和排放大幅减少。试验是在芬兰瓦萨瓦锡兰试验设备上进行的,开发二级增压器发动机的 目标 已经成功实现。瓦锡兰和 ABB增压系统公司正计划在不久 的将来同用户开始一个重要 的试 验项目。
目前,国内方面还没有关于柴油机二级相继增压系统的文献资料。
二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的研究对我国实现自主配机
和性能改进提高具有重要的意义
目前,世界上设计开发的低速柴油机产品主要包括:MAN-B&W 的 MC、MC-C 、 ME 和 Warsilla NSD 的 RAT 两种系列。他们各占世界总产量的 70%和 25%左右,另有日本三菱的 UEC 系列,用于日本国内,只占 5%左右。从基本机型来说,三者很相近,都是二冲程单排气阀直流换气、定压涡轮增压系统、长行程或超长行程,且 S/D=3.0~4.2,缸径 D=260~980mm ,平均有效压力 Pe =1.7~1.9MPa ,增压压力 Pe=0.32~0.38MPa ,有效油耗率 ge=163~180g/(KW.h ), 最高爆发压力 Pmax=14.5~16.0MPa 。
我国的船用低速二冲程柴油机的研制起步于 1958 年,经多年的研究,已完成了从单缸功率 500 马力到 2000 马力低速二冲程柴油机的研制工作,其中有气口—气阀直流扫气的,也有回流扫气的;有脉冲增压的,也有定压增压的,初步填补了我国大功率低速二冲程柴油机的空白。自行研制的机型种类有 ESDZ75/160,ESDZ43/82,ESDZ76/160,ESDZ58/100 以及 ESDZ58/100B 型
我国大型低速二冲程 6ESDZ75/160B 柴油机就是纯脉冲涡轮增压柴油机 之一。
随着时代的前进,平均有效压力 Pe不断提高,当 Pe发展到 1.3MPa 左右,各大型低速二冲程柴油机系列的扫气型式逐步统一为单流扫气,而涡轮增压系统均采用定压涡轮增压系统,其原因是由于涡轮增压器总效率已提高到 50%以上,可以满足扫气的要求,另外因低速柴油机有 5、7 缸等系列产品,定压系统都能通用,在性能上差别不大。随着平均有效压力的不断提高(目前 Pe已达 1.9~2.0MPa ),涡轮增压器的总效率也要不断提高,目前TK η 已高达 70~75%,所以对二冲程柴油机来说,涡轮增压系统基本上采用定压增压一种,没有选择问题,这一方面也使当前世界上低速二冲程柴油机的型式趋于统一。
日本三菱重工
大型二冲程发动机领域,研制符合目前船舶运行情况的超长冲程机 。 UEC-LSH 系列,涡轮增压器布置在排气侧。选用拥有专利的MET 可变涡轮增压器(采用VTI )技术, 以省低速航行的费用。
VTI 涡轮增压器, 如目前MHIMME 尚在研发中的电力辅助涡轮, 可通过提高发动机低负荷时的性能而赋予低速航行以特别的优势。在电力辅助涡轮增压器中, 带强永磁铁的驱动轴直接装在_只常规MET 涡轮的转子轴端; 一只线圈装在机体
的外面, 提供扭矩。通过在低速航行时输出最适合于转速的动力, 涡轮增压器的转子得到加速, 保证了必要的空气压力和流量, 即使在低转速时也是如此。
瓦锡兰和ABB
锡兰和ABB 增压器系统公司正联手为大功率柴油油机开发新用途和突破性应用二级增压器计划 。先进 的发动机技术和二级增压技术相结合,将使柴油机具有节油和减排优势。在瓦锡兰柴油机上采用的二级涡轮增压技术是 瓦锡兰和 ABB 增压器系统公 司密切合作开发的。根据开发计划, 瓦锡兰将集中优势开发先进的发动机技术 ,加装 ABB增压器系统后 ,瓦锡兰公司就能为用户提供性能和成本效益尽可能好的商业解决方案。ABB 增压器 系统 公 司将为 瓦锡兰 提供气 流 、压 比和效率符合要求的增压技术。
采用额外的发动机系统或使用废气后处理还有助于进一步降低排放。通过详细的系统参数定义 ,可找到油耗和 CO 、NO 减排的最佳平衡点。智能控制系统可以在整个负荷范围内优化先进发动机的运行 ,可 以大大降低氮氧化物排放。二级增压技术可以通过补偿 降低空气密度保证发 动机的工作性能。
在瓦锡兰柴油机上联手试验二级增压器 ,实现了燃油耗和排放大幅减少。试验是在芬兰瓦萨瓦锡兰试验设备上进行的,开发二级增压器发动机的 目标 已经成功实现。瓦锡兰和 ABB增压系统公司正计划在不久 的将来同用户开始一个重要 的试 验项目。
目前,国内方面还没有关于柴油机二级相继增压系统的文献资料。