大型集装箱船舶轮机模拟器主机非标定工况仿真建模研究及其实现.pdfVIP

大型集装箱船舶轮机模拟器主机非标定工况 仿真建模的研究及实现 詹玉龙，万碧玉 胡以怀，李纪军 (上海海运学院上海200135) 摘要：本文结合上海海运学院重点实验室科研项目SMSC-2000型轮机模拟器日々研截工作，对轮机模 拟器的仿真对象2700TEU第三代集装箱船的HIG％CHI-MAN—B＆w6L90Mc，MCE主机的热工参数进 行仿真计算在已完成的主机标定工况模型的基础上，用取VIBE曲线叠加白匀方法模拟燃烧放热规律， 通过改变与主机负荷及转速有关的参数，建立主机的非标定工况的模型经过对输出参数、输出曲线的 计算和比较，符合实船非标定工况运行参数．在SMSC．2000轮机模拟嚣测试和验收过程中，该模型工 作稳定，仿真效果好．具有很强的实揖性 关键词：轮机模拟器；主机建模：故障仿真 符号说明 n一柴油机转速，r／rain △0．一喷油滞后角 醣一有效燃油消耗率，g／(kWh) △or-一燃烧滞后角 Gf一单缸循环供油量，g e，一燃烧提前角 Qr预混合燃烧燃料分数 or一几何供油始角 QD_句。散燃烧燃料分数 H。一燃油低发热值，ldg Qr镅环放热量．kJ Pz。。一缸内最大燃烧压力，Mpa 1一滞燃期，s Pr柴油机有效功率，kW z．一冲程数 l 引 言 现代化船舶正向高度自动化的方向发展，单船价值高，操纵难度大．在世界海事组织 (IMO)倡导“让航行更安全，使海洋更清洁”的今天，对高级船员进行以现代化船舶为仿 真对象的模拟器训练是非常必要的．船舶机舱设备是船舶动力的核心，轮机模拟器(Marine Room Engine 管理人员，已为实践所证明，并成为国际国内航海教育界的共识，根据世界海事组织(IMO) 关认定模拟器训练可以替代高级船员的部分海上经历，著在新制定的“海船船员适任考试 和评估大纲”中明确规定轮机长考核必须通过轮机模拟器评估项目．因此，目前世界上许多先 进国家和相当数量发展中国家的航海院校和船员培训中心多己配置或加紧配置轮机模拟器． 本文结合上海海运学院重点实验室科研项目SMSC--2000型轮机模拟器的研制工作， 对主机的热工参数进行仿真计算，建立了主机菲标定工况模型、 2主机非标定工况仿真 主机非标定工况，起指当负荷和转返变化il非设计工况某一点稳定时的主机工作状况， 也可称作部分工况．’{F标疋工况的仿真计算万法近似子稳定工况的仿真计算方法．船舶主机在 使用中由于内瓿及，k部情况的变化．不可能只在设计的标定1．况下运行，轮机模拟器也需要 模拟实船主机韶分丁况下的运行情况．主机1}标定工况仿真计算的主要目的是得到主机模型 在部分工况时运行参数和热工参数的数据，这些数据可以与主机实船试验报告的实际数据 相比较用以完善主机系统模型同时为避一步的故障仿真建模探索打下基础在故障仿真中均 会涉及到转速、负荷、供油量等数值变化对主机或对主机模型的影响非标定工况的仿真计 算一方面向过渡过程模型提供数据，另一方面为故障仿真模型建立和计算奠定基础． 3 主机非标定工况模型的建立 3．1主机非标定工况特殊情况的处理 菲标冠工况的计算，仍然建立于“容积法”的基础上其缸内的工作过程、进排气过程、 热传导过程的计算方法等，基本上和标定工况相同非标定工况的本质是：燃烧放热规律的 改变使整个主机系统工作过程发生变化 负荷不同情况下，冷却水对缸盖，活塞顶及缸套的冷却作用不同，其温度也随之改变， 本模型采用中央冷却水系统模型参数米自动调节．负荷不同时，增压系统的工作过程也有所 改变在增压过程中，连接撵气管的涡轮转速也随主机的负荷和转速改变而发生变化．特别是 变化，使涡轮工作情况更加恶化，影啊压气机的正常上作．扫气箱内的气体压力也过低，所 以在实船操作中当转速低于30r／min时，要启动应急鼓风机，以加大扫气流量和扫气压力， 大量的新鲜空气进入缸内，