高速船用柴油主机夏季功率下降改进研究.pdfVIP

∥ 高速船用柴油主机夏季功率下降的改进研究 孙洲阳I，孙培廷2，翁泽民1，王诗武1，黄少竹 (1．集美大学航海学院轮机系，福建厦门361021； 2．大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026) 摘要j本文首先简要分析了涡轮增压高速柴油机夏季功率下降的成因．然后提出采用进气汽化冷却 的解决方案；进而对方案进行理论分析和优化设计，对试验结果进行整理并与模拟值比鞍分析，表明 进气汽化冷却方法对改善柴油机夏季工作性能有较好效果，值得进～步深入研究和推广 关键词：涡轮增压柴油机。进气汽化冷却：试验研究 l 引 言 在炎热高温夏季，船舶很难达到既定航速，因而造成晚点甚至脱班现象，影响营运信 誉和经济效益．从柴油机运行现场实际情况看：夏季炎热天气时，柴油机就是把油门杆推到 最大位置，船速也是达不到既定数值，而且柴油机排气管大量冒黑烟，排气温度竟然严重 超标，柴油机转速明显下降，增压器有时会喘振：而在其它季节是可以达到既定航速的， 并且柴油杌也不会发生冒黑烟、掎}温超标或增压器喘振等现象． 本试验所采取的向压气机部分喷水雾的主要目的就是要通过水的蒸发来冷却进气空气 使其比容降低，以提高其进气质量流量，保证有足够数量的新鲜空气来与燃油充分混合及 燃烧．压气机的进气汽化冷却(向通流部分喷水雾)研究可以说是由来已久的科题．美国、前 苏联和我国至今已做了许多理论研究和试验工作，并均已取得一定成果．研究成果表明向压 气机通流部分喷水，在适当的优化条件下可使压气机效率提高3-4％(相对值)．[Ij但是所 针对的是燃气轮机的多级压气机，至于柴油机单级或二级废气涡轮增压器压气机的进气汽 化冷却(喷水雾)，这方面的资料至今仍然很少见，所以作者认为有必要对此进行分析和研 究，它对克服柴油机夏季功率下降具有～定的意义． 2柴油机夏季功率下降的成因分析 船舶航速上不去．主要有两个原因——船体阻力增加或主机功率下降【21船舶阻力增 加的几个因素(1)船体变形或污底．(2)航道变窄或变浅．(3)船舶加载或超载．(4)船舶 航行时顶风或顶浪．与故障发生前比较而言，航行条件几乎没有多少变化．故上述几个成因 均可排除在外． 造成柴油机功率下降的实质问题就是燃油燃烧的完善程度降低．其主要因素有：(1)．气缸 工作条件．(2)．燃油品质(3)．燃油喷射与雾化(4)柴油机运行工况．(5)柴油机老化程度(6)段 气效果．协41至于气缸工作条件，柴油机远行工况，燃油品质，燃油喷射与雾化效果和柴油 机老化等问题，经过逐～商证都可以排除在外；而在六个主要因素中，油气混台质量的优劣 108 又是燃烧能吾曳§r的先决条件之一：而油气的克分，≈台既需要燃油定时、定质、定量喷入气 缸内叉需要适量的新鲜空气来与之混合．这就斋要有较理想的燃油喷射雾化以及换气效果： 燃油喷射剥雾化效果受限于燃油品质、喷油压力与正对、喷油受苦及喷油规律等：换气效 果影啊阂亲包括换气正对、换气量和气道清洁度等，换气量的犬小最终主要受限于外界大 气环镑、]歪2i—r#慧能等只要增Bi柴油丰机的气体流动线路中某一环节出现故障或改变， 就有造成柴油矾气路不通畅或气体。五封：或少的可能眭．进而造成柴油矶发不出额定功率， 增压器喘振或油耗睾升苗等一系列“爿：发症” 经硷囊各缸排气温度均偏高，增压器经拆洗 过装同后，仇然没有明显好转，苒它气沣流通线路：如锅炉或烟囡等)也没有发现脏堵现 象，这样一来．基本上可确定问题出芷由于气温升鬲而引起换气质量流量减小，从而引起 柴油机换气量偏小，过量空气系甄空气一燃油比15昂低，造成柴油机燃烧不良、功率下降， 这正是故障z所在． 3 进气汽化冷却(喷水雾)理论分析及其装置 3．1进气汽化冷却的理论分析 向压气机涡壳搂水的目的就是要通过水的蒸发来冷却气体，以降低其比容，从而达到 增加进气质量流量和降低循环的平均温度，‘=与气流用，、 部冷源进行冷却是有本质区别的． ． 喷水后的压气矾效奎是升高还是降低取决于丁一s 图一L其工作过程线F】走向＆埙失增加+☆t兄其玲晰如圆1 所示：l～!s——等熵压缩线，卜一2{一一等温互缩线， 1一!～～实际压冶线，如视兵为一多变指数为n的多变 过程．显然，nk