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船用大型低速柴油机--船用大型低速柴油机节能措施

有效期：长期有效

所在地：湖北省武汉市

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无

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船用大型低速柴油机--船用大型低速柴油机节能措施

主要措施
现代船用大型低速柴油机近十多年在提高经济性方而取得的成效超过了过去几十年。各种节能措施相继出现并日趋完善。这些措施主要有：
1．采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压器
在高增压柴油机上采用定压涡轮增压系统代替脉冲涡轮增压系统是现代柴油机一在显著特点，同时也有利于提高增压器的效率。新型涡轮增压器的发展和使用，使增压器效率由60年代的50-60%提高于60-76%，由此显著降低了柴油机燃油消耗率。
2．增大行程缸径比S/D
增大行程缸径比S/D的主要目的是在保持活塞平均速度Vm不变的情况下大幅度降低柴油机转速，以提高螺旋桨效率，从而提高动力装置的总效率。这是自石油危机以来提高柴油机动力装置经济性的重要措施。因此自70年代末期开始，S/D的增大速度很快，并逐步开发了低速柴油机的长行程和超长行程柴油机系列。S/D的增加，也使柴油机本身的经济性有所提高。目前，MAN B&W公司的SMC-C系列柴油机的S/D值已达4.0，而W?rtsil?瑞士公司的SULZER　RTA-T系列柴油机的S/D值甚至已达到了4.17。然而，增大S/D使柴油机结构复杂，造价增加，因而S/D的增加是有限度的。
3．提高爆发压力pz与平均有效压力pe之比pz/pe
由柴油机的理论循环研究与实践证实，提高pz/pe可显著降低燃油消耗率。研究指出，当pz/pe从7.8提高到12，油耗率可下降约12g/kW·h。因而，现代船用柴油机均采用这种措施降低油耗率。但是，大幅度提高pz是十分困难的，它受到了柴油机负荷的限制，必须同时采取相应措施保证柴油机的可靠性。因而从60年代到70年代中期，船用柴油机的pz虽然逐步增加，但增加幅度不大(在近20年内pz仅提高约2.5MPa)。从70年代中期到80年代中期，柴油机的pz值有了大幅度增长，增加约5MPa。目前有些柴油机的pz已达15 MPa(如Sulzer RTA机)，甚至18MPa。在保持pz不变时降低pe值同样可降低油耗率，这也是目前广泛采用的节能措施。降低pe就是柴油机降功率使用，如保持标定转速而选用较低(如80%)的pe，或在使用较低转速(如80%)时选用较低的pe等。
4．增大压缩比ε
在增压柴油机上尤其是高增压柴油机上，为了限制pz，保证柴油机有足够的机械强度，过去常用的措施是降低柴油机的压缩比，但由此也降低了经济性。显然，这种措施已不符合现代柴油机的发展需求。现代船用低速柴油机为了提高经济性，根据理论循环的结论仍然采用了适当增大压缩比的措施，把压缩比由10左右提高到16～19之间。
5．采用可变喷油定时(VIT)机构
把提高pz作为节能措施时，更要重视提高柴油机部分负荷下的pz值。因为其一，现代船用柴油机的实际使用功率通常均小于标定功率；其二，柴油机在部分负荷运转时pz随负荷的减小而降低。如果在部分负荷时能使pz值一保持其标定值，结果是pz与pe的比值pz/pe变大，则燃油消耗率减少。VIT机构可在柴油机负荷变化时自动调整其喷油提前角，保证在部分负荷(通常为80%～100%负荷)时柴油机的pz基本不变，而在50%～80%负荷范围内也有较高的pz值(与无VIT机构比较)。
6．降低摩擦损失功提高机械效率ηm
柴油机的摩擦损失约占机械损失的40%，因而降低摩擦损失是提高ηm的主要途径。现代船用低速柴油机采用短裙和超短裙活塞、减少活塞环数量(如由5道减为4道)及改善活塞环的工作条件等措施降低摩擦损失，提高机械效率。
7．轴带发电机（PTO）
在主柴油机正常运转期间(通常要求主机转速>70%标定转速)，通过专设的恒速传动装置驱动发电机，可发出满足船舶航行所需要的电力。在主机转速变动或波动时通过恒速传动装置可保证发电机转速恒定，或可通过变频装置保证发出的电压与频率不变。采用轴带发电机在航行期间可停止柴油发电机运转。此装置并不直接降低柴油机油耗率，但提高船舶动力装置的经济性。这种装置的优点主要有：可使用油耗率较低的主柴油机供应电力，可节省柴油发电机运转时的滑油消耗，减少柴油发电机的数量与维修费用。
8．柴油机废热再利用
柴油机的废气和冷却介质带走了燃料总发热量中50%左右的热量。充分利用这一部分废热的能量，对提高整个动力装置的经济性有重要意义。如利用废气涡轮发电机组、废气锅炉发电机等。目前这方面的问题仍在研究与探索之中。
9．改进喷射与燃烧技术
在高增压柴油机中缩短喷射持续期，改善雾化质量提高燃烧效率是该型柴油机的重大研究课题之一。为此，发展了高喷油压力(达100 Mpa～140Mpa)、高喷油率以缩短喷射持续期的喷射系统，并采取优化喷射系统结构措施提高雾化质量，提高燃烧效率。目前，智能化的电子控制喷射柴油机已开始装船应用。具体机型为SULZER Rtflex 58T—B。