低速二冲程柴油机多工况推进装置数学建模与轮机操作系统
发布时间：2021-08-10 19:44
柴油动力系统具有适应性好、成本低、热效率高等优点,目前已经成为船舶工业领域应用最多的推进系统,特别是大功率低速柴油发动机。本文的研究对象是一种低速二冲程大功率柴油发动机,由于柴油动力系统在工作过程中可能遇到不同的载荷,因此,本文重点讨论多工况下的二冲程柴油机推进装置与船舶的动力学特性,并对6S35MC型柴油机与轮机操作系统的性能进行了仿真试验。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
低速二冲程柴油机的输出功率曲线图Fig.3Outputpowercurveoflowspeedtwostrokedieselengine
同工况下船舶对于功率的需求，目前，大型船舶的柴油动力系统由螺旋桨、柴油发动机、调速器、冷却器、涡轮增压器、进气管路和排气管路组成，如图1所示。图1大型船舶的柴油动力系统原理图Fig.1Schematicdiagramofdieselpowersystemforlargeships当柴油发动机启动时，涡轮增压器通过进气管路和冷却器向柴油发动机的气缸泵入气体，同时燃油管路向气缸喷射燃料。柴油机发动机的动力通过调速器传递到螺旋桨，产生船舶推进的动力。低速二冲程柴油机在运行过程中关键参数如下：1）热量交换dQtdφdQwdφ二冲程柴油发动机产生的热量包括燃油热效率和二冲程气缸的散热率，整体热交换公式为：∑dQdφ=dQtdφ+dQwdφ。(1)式中φ为二冲程发动机气缸的转角。2）机械功机械功是指发动机气缸活塞往复运动的功，公式如下：∑dWdφ=P0dVtdφ。(2)式中：P0为气缸内的压力；Vt为二冲程发动机气缸的容积。3）质量交换产生的能量h0dm0dφh1dm1dφh2dm2dφ假定柴油发动机启动时气缸内的进气能量为，涡轮增压泵入气缸的气体能量为，气缸一次做功条件下排出的废气能量为，则整个过程质量变化导致的能量变化为：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模与轮机操作仿真2.1低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模柴油动力系统的任务是将柴油气缸和活塞产生的机械功传递到螺旋桨上，螺旋桨进而推进船体产生运动，典型的多工况船机动态特性模型如图2所示。图2典型的船机动态特性模型图Fig.2T
2dφ假定柴油发动机启动时气缸内的进气能量为，涡轮增压泵入气缸的气体能量为，气缸一次做功条件下排出的废气能量为，则整个过程质量变化导致的能量变化为：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模与轮机操作仿真2.1低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模柴油动力系统的任务是将柴油气缸和活塞产生的机械功传递到螺旋桨上，螺旋桨进而推进船体产生运动，典型的多工况船机动态特性模型如图2所示。图2典型的船机动态特性模型图Fig.2Typicaldynamiccharacteristicmodelofshipengine建立多工况船机动态特性方程为：π30I0dNodt=MrMsMt,(4)I0NoMrMsMt式中：为柴油发动机与螺旋桨的理论转动惯量；为螺旋桨的转速；为柴油机的输出转矩；为螺旋桨工作过程中海水产生的阻力转矩；为机械传递过程的损失转矩。二冲程柴油机的转矩方程如下：Mr=HggN02π,(5)式中，Hg为柴油机的燃烧热值。本文研究的柴油机类型为6S35MC型柴油机，共有6个气缸，每个气缸输出转矩如下式：Me=P0Rsinα+λsin2α2√1λ2sin2α。(6)RP0αλ式中：为二冲程柴油机气缸曲柄的半径；为气缸内作用在活塞上的压力；为气缸曲轴的转角；为能量损失系数。柴油主机动力装置在多工况下的负载转矩输出方程为：MP=KPρN20Ms5。(7)ρKP式中：为海水的密度；为负载海水对螺旋桨的阻力。2.2二冲程柴油机推进装置的轮机操作仿真轮机操作系统直接控制船舶动力装置的运行?
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型低速二冲程柴油机动力装置的准稳态仿真[J]. 孙建波,郭晨. 内燃机学报. 2006(04)
[2]二冲程低速柴油机曲轴箱爆炸的原因及预防[J]. 辛颖,曹阳. 世界海运. 2004(03)
[3]浅谈二冲程发动机排气系统——“膨胀室”的产生[J]. 王春. 摩托车信息. 2001(11)
本文编号：3334670
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
低速二冲程柴油机的输出功率曲线图Fig.3Outputpowercurveoflowspeedtwostrokedieselengine
同工况下船舶对于功率的需求，目前，大型船舶的柴油动力系统由螺旋桨、柴油发动机、调速器、冷却器、涡轮增压器、进气管路和排气管路组成，如图1所示。图1大型船舶的柴油动力系统原理图Fig.1Schematicdiagramofdieselpowersystemforlargeships当柴油发动机启动时，涡轮增压器通过进气管路和冷却器向柴油发动机的气缸泵入气体，同时燃油管路向气缸喷射燃料。柴油机发动机的动力通过调速器传递到螺旋桨，产生船舶推进的动力。低速二冲程柴油机在运行过程中关键参数如下：1）热量交换dQtdφdQwdφ二冲程柴油发动机产生的热量包括燃油热效率和二冲程气缸的散热率，整体热交换公式为：∑dQdφ=dQtdφ+dQwdφ。(1)式中φ为二冲程发动机气缸的转角。2）机械功机械功是指发动机气缸活塞往复运动的功，公式如下：∑dWdφ=P0dVtdφ。(2)式中：P0为气缸内的压力；Vt为二冲程发动机气缸的容积。3）质量交换产生的能量h0dm0dφh1dm1dφh2dm2dφ假定柴油发动机启动时气缸内的进气能量为，涡轮增压泵入气缸的气体能量为，气缸一次做功条件下排出的废气能量为，则整个过程质量变化导致的能量变化为：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模与轮机操作仿真2.1低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模柴油动力系统的任务是将柴油气缸和活塞产生的机械功传递到螺旋桨上，螺旋桨进而推进船体产生运动，典型的多工况船机动态特性模型如图2所示。图2典型的船机动态特性模型图Fig.2T
2dφ假定柴油发动机启动时气缸内的进气能量为，涡轮增压泵入气缸的气体能量为，气缸一次做功条件下排出的废气能量为，则整个过程质量变化导致的能量变化为：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模与轮机操作仿真2.1低速二冲程柴油机的多工况推进装置数学建模柴油动力系统的任务是将柴油气缸和活塞产生的机械功传递到螺旋桨上，螺旋桨进而推进船体产生运动，典型的多工况船机动态特性模型如图2所示。图2典型的船机动态特性模型图Fig.2Typicaldynamiccharacteristicmodelofshipengine建立多工况船机动态特性方程为：π30I0dNodt=MrMsMt,(4)I0NoMrMsMt式中：为柴油发动机与螺旋桨的理论转动惯量；为螺旋桨的转速；为柴油机的输出转矩；为螺旋桨工作过程中海水产生的阻力转矩；为机械传递过程的损失转矩。二冲程柴油机的转矩方程如下：Mr=HggN02π,(5)式中，Hg为柴油机的燃烧热值。本文研究的柴油机类型为6S35MC型柴油机，共有6个气缸，每个气缸输出转矩如下式：Me=P0Rsinα+λsin2α2√1λ2sin2α。(6)RP0αλ式中：为二冲程柴油机气缸曲柄的半径；为气缸内作用在活塞上的压力；为气缸曲轴的转角；为能量损失系数。柴油主机动力装置在多工况下的负载转矩输出方程为：MP=KPρN20Ms5。(7)ρKP式中：为海水的密度；为负载海水对螺旋桨的阻力。2.2二冲程柴油机推进装置的轮机操作仿真轮机操作系统直接控制船舶动力装置的运行?
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型低速二冲程柴油机动力装置的准稳态仿真[J]. 孙建波,郭晨. 内燃机学报. 2006(04)
[2]二冲程低速柴油机曲轴箱爆炸的原因及预防[J]. 辛颖,曹阳. 世界海运. 2004(03)
[3]浅谈二冲程发动机排气系统——“膨胀室”的产生[J]. 王春. 摩托车信息. 2001(11)
本文编号：3334670
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