柴油動力系統(tǒng)具有適應性好、成本低、熱效率高等優(yōu)點,目前已經(jīng)成為船舶工業(yè)領域應用最多的推進系統(tǒng),特別是大功率低速柴油發(fā)動機。本文的研究對象是一種低速二沖程大功率柴油發(fā)動機,由于柴油動力系統(tǒng)在工作過程中可能遇到不同的載荷,因此,本文重點討論多工況下的二沖程柴油機推進裝置與船舶的動力學特性,并對6S35MC型柴油機與輪機操作系統(tǒng)的性能進行了仿真試驗。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

低速二沖程柴油機的輸出功率曲線圖Fig.3Outputpowercurveoflowspeedtwostrokedieselengine

同工況下船舶對于功率的需求，目前，大型船舶的柴油動力系統(tǒng)由螺旋槳、柴油發(fā)動機、調速器、冷卻器、渦輪增壓器、進氣管路和排氣管路組成，如圖1所示。圖1大型船舶的柴油動力系統(tǒng)原理圖Fig.1Schematicdiagramofdieselpowersystemforlargeships當柴油發(fā)動機啟動時，渦輪增壓器通過進氣管路和冷卻器向柴油發(fā)動機的氣缸泵入氣體，同時燃油管路向氣缸噴射燃料。柴油機發(fā)動機的動力通過調速器傳遞到螺旋槳，產生船舶推進的動力。低速二沖程柴油機在運行過程中關鍵參數(shù)如下：1）熱量交換dQtdφdQwdφ二沖程柴油發(fā)動機產生的熱量包括燃油熱效率和二沖程氣缸的散熱率，整體熱交換公式為：∑dQdφ=dQtdφ+dQwdφ。(1)式中φ為二沖程發(fā)動機氣缸的轉角。2）機械功機械功是指發(fā)動機氣缸活塞往復運動的功，公式如下：∑dWdφ=P0dVtdφ。(2)式中：P0為氣缸內的壓力；Vt為二沖程發(fā)動機氣缸的容積。3）質量交換產生的能量h0dm0dφh1dm1dφh2dm2dφ假定柴油發(fā)動機啟動時氣缸內的進氣能量為，渦輪增壓泵入氣缸的氣體能量為，氣缸一次做功條件下排出的廢氣能量為，則整個過程質量變化導致的能量變化為：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二沖程柴油機的多工況推進裝置數(shù)學建模與輪機操作仿真2.1低速二沖程柴油機的多工況推進裝置數(shù)學建模柴油動力系統(tǒng)的任務是將柴油氣缸和活塞產生的機械功傳遞到螺旋槳上，螺旋槳進而推進船體產生運動，典型的多工況船機動態(tài)特性模型如圖2所示。圖2典型的船機動態(tài)特性模型圖Fig.2T

2dφ假定柴油發(fā)動機啟動時氣缸內的進氣能量為，渦輪增壓泵入氣缸的氣體能量為，氣缸一次做功條件下排出的廢氣能量為，則整個過程質量變化導致的能量變化為：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二沖程柴油機的多工況推進裝置數(shù)學建模與輪機操作仿真2.1低速二沖程柴油機的多工況推進裝置數(shù)學建模柴油動力系統(tǒng)的任務是將柴油氣缸和活塞產生的機械功傳遞到螺旋槳上，螺旋槳進而推進船體產生運動，典型的多工況船機動態(tài)特性模型如圖2所示。圖2典型的船機動態(tài)特性模型圖Fig.2Typicaldynamiccharacteristicmodelofshipengine建立多工況船機動態(tài)特性方程為：π30I0dNodt=MrMsMt,(4)I0NoMrMsMt式中：為柴油發(fā)動機與螺旋槳的理論轉動慣量；為螺旋槳的轉速；為柴油機的輸出轉矩；為螺旋槳工作過程中海水產生的阻力轉矩；為機械傳遞過程的損失轉矩。二沖程柴油機的轉矩方程如下：Mr=HggN02π,(5)式中，Hg為柴油機的燃燒熱值。本文研究的柴油機類型為6S35MC型柴油機，共有6個氣缸，每個氣缸輸出轉矩如下式：Me=P0Rsinα+λsin2α2√1λ2sin2α。(6)RP0αλ式中：為二沖程柴油機氣缸曲柄的半徑；為氣缸內作用在活塞上的壓力；為氣缸曲軸的轉角；為能量損失系數(shù)。柴油主機動力裝置在多工況下的負載轉矩輸出方程為：MP=KPρN20Ms5。(7)ρKP式中：為海水的密度；為負載海水對螺旋槳的阻力。2.2二沖程柴油機推進裝置的輪機操作仿真輪機操作系統(tǒng)直接控制船舶動力裝置的運行?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大型低速二沖程柴油機動力裝置的準穩(wěn)態(tài)仿真[J]. 孫建波,郭晨.  內燃機學報. 2006(04)
[2]二沖程低速柴油機曲軸箱爆炸的原因及預防[J]. 辛穎,曹陽.  世界海運. 2004(03)
[3]淺談二沖程發(fā)動機排氣系統(tǒng)——“膨脹室”的產生[J]. 王春.  摩托車信息. 2001(11)



本文編號：3334670