Характеристики судовых главных двигателей - Авто журнал
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики судовых главных двигателей

MAN поставит судовой двигатель для крупнейшего в мире южнокорейского контейнеровоза

Немецкий производитель двигателей поставит свой самый большой двигатель для контейнеровоза вместимостью 24 тыс. TEU

Самый мощный из когда-либо созданных компанией MAN Energy Solutions двигатель серии MAN B & W 11G95ME был заказан южнокорейской судоходной компанией Hyundai Merchant Marine (HMM), для своего самого крупного контейнерного судна, сообщает пресс-служба MAN ES.

Двигатель-монстр основан на новой платформе Mk10.5 и рассчитан на серию контейнеровозов вместимостью 24 тыс. TEU.
Южнокорейская судоходная компания, спустила на воду свой первый контейнеровоз в серии из 12 мега-контейнеровозов, каждый из которых будет оснащен индивидуальными низкооборотными главными двигателями проекта MAN B & W G95ME-C10.5.

Контейнеровоз HMM Algeciras способен перевозить 23 тыс. 964 TEU будет обслуживать линии между Азией и Европой.
Несмотря на то, что мощность двигателя была скорректирована в сторону понижения для достижения оптимального расхода топлива, модель ME-C Mk 10.5 способна выдавать 6870 кВт на цилиндр, что делает его самым мощным двигателем, когда-либо разработанным компанией MAN Energy Solutions среди двухтактных двигателей. Его габариты впечатляют – его длина составляет почти 22 м, высота – 18 м, а вес его достигает 2230 тонн.

Двигатель MAN B & W 11G95ME-C был построен на новой платформе Mk 10.5, представляющей собой модернизированную версию Mk 9.5 с улучшенными характеристиками, уменьшенным расходом топлива, пониженным уровнем выбросов и состоянием цилиндров. Помимо других функций, платформа / двигатель оснащены новой форсункой для впрыска топлива (FBIV) от MAN Energy Solutions и выпускным клапаном с верхним управлением (TCEV).

Благодаря новому двигателю при эксплуатации контейнеровоза HMM Algeciras выбросы диоксида углерода сократятся на целых 51% по сравнению с предыдущими поколениями судов.

Спуск на воду HMM Algeciras состоялся недавно на судостроительном заводе Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME) Okpo (о. Кодже). Длина этого «великана» составляет 400 м, а ширина — 61 м. Заказ на контейнеровоз был размещен в августе 2018 года, как головное судно в серии из 12 контейнеровозов. DSME построит семь. Остальные суда в этой серии будут построены на верфях другого южнокорейского судостроительного гиганта – Samsung Heavy Industries. Поставка всей серии запланирована в течение 2020 года.

Этот двигатель-рекордсмен был построен компанией на производственных мощностях HSD Engine Co. Ltd. в Южной Корее. Судно оборудовано гибридной версией скруббера, который может работать как с открытым, так и с замкнутым контуром, что позволяет соблюдать требования IMO к уровню серы, действующих с января 2020 года.

Компания MAN Energy Solutions (головной офис — Аугсбург, Германия) была основана еще в 1758 году и сегодня является мировым лидером на рынке крупных дизельных двигателей для использования на судах и электростанциях. В июне 2018 года компания объявила о смене своего прежнего названия MAN Diesel and Turbo. MAN Energy Solutions является одним из трех ведущих поставщиков турбомашин. В компании работают около 14,5 тыс. работников в более чем 120 центрах расположенных в Германии, Дании, Франции, Чехии, Индии и Китае. Линейка продукции компании включает двухтактные и четырехтактные двигатели для морских судов и стационарных объектов, турбокомпрессоры и винты, газовые и паровые турбины, компрессоры и химических реакторы. MAN Energy Solutions входит в энергетическое подразделение группы MAN SE, одной из 30 ведущих немецких компаний.

В 2015 году MAN Energy Solutions приобрела и интегрировала в свою структуру поставщика топливного газа компанию Cryo AB, под новым брендом MAN Cryo, которая сегодня предлагает на рынке системы для хранения, распределения и обработки различных сжиженных газов.

Нагрузочные характеристики двигателей внутреннего сгорания

По нагрузочной характеристике работают вспомогательные двигатели, предназначенные для привода генераторов, компрессоров, насосов, а также главные двигатели на судах с электро-движением или главные двигатели, работающие на винт регулируемого шага. Определяющим условием нагрузочной характеристики является постоянство частоты вращения (n = const). Постоянство частоты вращения поддерживается автоматическим регулятором в пределах ±Зч÷5% путем изменения активного хода плунжеров топливных насосов высокого давления и соответствующего изменения цикловых подач топлива при изменении нагрузки двигателя.

В качестве показателя нагрузки двигателя может быть принята эффективная мощность Ne, момент на фланце отбора мощности Me, среднее эффективное давление Ре. Эти параметры в равной степени определяют нагрузку. Чаще всего в качестве параметра нагрузки принимается среднее эффективное давление.

Изменение энерго-экономических показателей

Характерной особенностью нагрузочной характеристики является постоянство мощности механических потерь двигателя NM = const при n = const независимо от нагрузки (Рис. 1). Это положение установлено многочисленными исследованиями и объясняется малой зависимостью сил зрения в трущихся деталях дизеля от нагрузки при постоянной частоте вращения.

Зависимость эффективной мощности от Ре определяется равенством:

Ne = Ре (Vs n i / 0,06 m) кВт

Для конкретного дизеля можно написать:

Ne = к п Ре (№1)

где к — коэффициент пропорциональности.

Рис. 1 Изменение показателей работы дизеля по нагрузочной характеристике

Читать еще:  Двигатель azn что это

Как следует из этой формулы, при n = const характеристика Ne (Pe) является прямой линией, выходящей из начала координат. Зависимость индикаторной мощности Индикаторная и эффективная мощность двигателя от Ре пройдет эквидистантно прямой Ne(Pe), поскольку Ni = Ne + Nм.

Механический КПД дизеля определяется равенством:

ηм = 1 — Nм / Ni

На холостом ходу (при Ре = 0) механический КПД равен 0, т.к. вся индикаторная мощность при этом идет на преодоление механических потерь двигателя: Ni = Nм. При возрастании нагрузки ηм возрастает, достигая максимума при 100% Ре.

При изменении Ре от 100% в сторону уменьшения нагрузки индикаторный КПД дизеля ηi сначала возрастает, достигая максимума у двигателей с наддувом при Ре = (20+30)% от Ре мax , а затем начинает уменьшаться. Такое изменение ηi обуславливается изменением 2-х факторов. С уменьшением нагрузки уменьшается цикловая подача топлива в цилиндр, возрастает коэффициент избытка воздуха на сгорание.

Увеличение а приводит к росту скорости и полноты сгорания топлива, сгорание смещается в сторону верхней мертвой точки, что способствует снижению тепловых потерь двигателя ( в первую очередь потерь с уходящими газами). Однако по мере снижения цикловой подачи топлива избыток воздуха становится чрезмерным (α = 4÷5 и более), уменьшается температура цикла и температура стенок.

Из-за малых цикловых подач ухудшается распыливание топлива, смесеобразование и сгорание. При этом возрастает период задержки самовоспламенения τi,. Процесс сгорания переходит на линию расширения (рис. №2), растет доля тепла с уходящими газами (по сравнению с полезно используемым теплом). Индикаторный КПД уменьшается, достигая на режиме холостого хода величин, близких к значениям ηi на полной нагрузке. Более раннее и более интенсивное снижение ηi, наблюдается у двигателей с регулированием ТНВД по началу подачи, что связанно с худшим распыливанием топлива и уменьшением угла опережения подачи топлива (вплоть до смещения угла φнпн за ВМТ) при снижении нагрузки двигателя.

Рис. 2 Вид развернутой индикаторной диаграммы при полной нагрузке (Ре=100%) и на холостом ходу (Ре=0)

У двигателей без наддува или с механическим нагнетателем расход воздуха на двигатель практически не зависит от нагрузки, что способствует более интенсивному возрастанию α при уменьшении Ре, чем в двигателях с газотурбинным наддувом. Следовательно, у этих двигателей максимум гр достигается при более высоких Ре, а индикаторный КПД на холостом ходу у двигателей без наддува при прочих равных условиях меньше, чем ηi у двигателей с ГТН.

Эффективный КПД двигателя определяется совместным влиянием индикаторного и механического КПД: ηе = ηi ηм. При возрастании нагрузки от режима холостого хода ηе растет подобно росту механического КПД, достигая максимума вблизи номинальной нагрузки. Последующее снижение ηе является результатом ухудшения индикаторного процесса из-за снижения α и уменьшения индикаторного КПД. Обычно максимальное значение эффективного КПД достигается при Ре ≈ 0,85 Ре ном.

Удельные расходы топлива связаны с КПД зависимостями:

Как видно, удельные расходы топлива Удельные расходы топлива изменяются по зависимостям, обратно пропорциональным изменению соответствующих КПД.

Практически эффективные показатели работы двигателя могут быть определены в условиях испытательного стенда путем измерения эффективной мощности Ne (но показаниям нагрузочного устройства) и часового расхода топлива на установившихся режимах работы. Индикаторные показатели могут быть найдены по результатам индицирования или осциллографирования двигателя (определяется среднее индикаторное давление Определение среднего индикаторного давления , индикаторная мощность и т.д.). Мощность механических потерь и механический КПД находятся из соотношения эффективных и индикаторных показателей.

В том случае, если индикаторные показатели работы двигателя прямо определить невозможно (к примеру, в судовых условиях, где дизель — генераторы обычно не имеют индикаторного привода Проверка регулировки индикаторного привода для снятия индикаторных диаграмм), индикаторная мощность и прочие индикаторные показатели определяются ориентировочно через механический КПД:

Механический КПД находится по соотношению расходов топлива на двигатель на холостом ходу и на режиме номинальной нагрузки. При этом делается допущение, что индикаторный КПД дизеля на холостом ходу такой же, как и на режиме номинальной нагрузки: ηix.x ≈ η. В этом случае можно написать:

На холостом ходу мощность механических потерь равна индикаторной мощности: Nм= Ni, а часовой расход топлива равен Gx.x = Nм gix.x. Соответственно на режиме номинальной нагрузки часовой расход топлива составит: Gн = Ni g. Подставив полученные значения величин в приведенную выше зависимость для ηм, получим для режима номинальной нагрузки:

Погрешность определения индикаторных показателей с помощью этой зависимости оценивается погрешностью допущения равенства индикаторного КПД на холостом ходу и на номинальной нагрузке.

По нагрузочной характеристики ge = f(Ре) в условиях стенда может быть в первом приближении установлена номинальная мощность двигателя. Для этого по результатам стендовых испытаний при расчетной частоте вращения из точки О (рис. №3) проводится касательная к кривой ge = f(Ре). Вправо от точки касания расход топлива увеличивается более интенсивно, чем возрастает среднее эффективное давление, интенсивно растет температура цилиндро-поршневой группы. Как правило, точка Е определяет предельно допустимые значения среднего эффективного давления, мощности, цикловой подачи топлива. Дальнейшее повышение цикловой подачи должно быть ограничено упором. Номинальное значение мощности целесообразно установить левее точки Е, где Ре меньше на 10%. Окончательно режим номинальной мощности и численное значение номинальной нагрузки устанавливается в результате тщательного анализа всех энерго-экономических и других показателей работы дизеля (главным образом показателей тепловой напряженности Изменение тепловой напряженности ).

Читать еще:  Газ 405 двигатель сколько лошадей

Рис. 3 Определение номинальной мощности дизеля

Рейтинговая система судовых дизелей Nanni

Nanni Diesel – итальянский производитель судовых дизелей, разработанных на базе блоков двигателей компаний Kubota, Toyota и John Deere.

Линейка судовых дизелей Nanni довольно обширна: в ней можно найти двигатель практически на любой тип судна. Судовые двигатели обладают массой характеристик, на основании которых клиенты выбирают подходящую модель. Одними из самых популярных критериев выбора являются:

  • режим работы, указывающий на периодичность работы судового дизеля на полной мощности;
  • рекомендуемая годовая наработка.

Основываясь на вышеуказанных параметрах, инженеры Nanni Diesel создали собственную рейтинговую систему судовых двигателей M1-M6, состоящую из шести классов. Распределение по рейтингу не имеет никакого отношения к качественным показателям судовых дизелей, оно лишь позволяет ориентироваться судовладельцам в многообразии выбора. Стоит также отметить, что судовые дизели могут подвергаться определенной модификации, что, соответственно, приведет к изменению класса. Поэтому перед покупкой лучше непосредственно уточнить у наших менеджеров текущий рейтинг, выбранного судового дизельного двигателя.

Рейтинговая система судовых дизелей Nanni Diesel

РейтингРекомендуемая наработка (часов в год)Рабочий цикл 1 (полная мощность)Соответствующие дизели Nanni (примеры)Пример применения
M124 часа в суткиБесперебойнаяN13.430 CR 2, N5.160 CR 2Водоизмещающие суда, буксиры, траулеры и земснаряды
M2До 5000не более чем 16 часов на каждые 24 часа работыN5.180 CR 2, N9.380 CR 2Буксиры прибрежного и дальнего плаванья паромов, крупных пассажирских судов и другие рабочие суда
M3До 4000не более чем на 4 часа из каждых 12 часов работыN5.140 E, N13.580 CR 2Научно-исследовательские, лоцманские и рабочие катера
M4До 3000не более чем на 1 час из каждых 12 часов работыN4.38, N5.230 CR 2Дежурные шлюпки, рыболовные катера, лоцманские катера, водолазные катера,и глиссирующие скоростные катера
M5До 1000не более чем на 30 минут из каждых 8 часов работыN2.10, N6.405 CR 2Прогулочные суда, тактические военные корабли и спасательные катера
M6До 500не более чем на 30 минут из каждых 8 часов работыT4.205, T6.300Прогулочные суда

1 В остальное время работы мощность судна должна быть на уровне крейсерской скорости или ниже ее. При движении на крейсерской скорости расходуется наименьшее количество топлива на 1 км пути.

Судовые дизели на базе Kubota имеют рейтинг либо M5, либо M4. Практически все двигатели на основе Toyota принадлежат к категории M6. А вот с представителями линейки John Deere сложнее: в ней присутствуют представители всех категорий, за исключением M6.

Для более подробного ознакомления пользователя с судовыми дизелями, рассмотрим несколько моделей с различным рейтингом.

Судовой дизель Nanni N13.430 CR 2 из семьи John Deere имеет наивысший рейтинг — M1. В его конструкции присутствуют 6 цилиндров с рядным расположением, электронно-управляемые форсунки в качестве топливной системы и турбокомпрессорный наддув с возможностью промежуточного охлаждения воздуха. Среди отличительных черт двигателя – экономное потребление горючего и относительно тихая работа. Вес модели составляет 1380 кг, а мощность – 431 л.с. Дизель подойдет как для водоизмещающих судов, так и для судов переходного режима.

Судовой двигатель Nanni N5.180 CR 2, также представитель John Deere, соответствует классу M2. В его распоряжении находятся 180 лошадиных сил, топливная система Common Rail, турбонаддув с интеркулером, замкнутая система охлаждения и внутренние стабилизаторы, обеспечивающие минимизацию вибраций в процессе работы судового дизеля. В дополнение к основным элементам, модель предлагает широкий выбор опциональных решений. В качестве мотора она может быть установлена на пассажирские и речные суда.

Рейтинг M3 имеет судовой двигатель Nanni N5.140 E, который, как и предыдущие модели, создан на базе John Deere. Его максимальная мощность – 137 л.с., объем – 4,5 л, сухой вес – 462 кг. За подачу горючего отвечает роторный ТНВД с электронным управлением, а за наддув воздуха – турбокомпрессор. Небольшой размер и удобное расположение сменных элементов обеспечивают простоту монтажа и обслуживания данного дизеля. Чаще всего судовой дизель устанавливается на малые катера и пассажирские суда.

В категории M4 мы рассмотрим представителя Kubota – судовой дизель Nanni N4.38. Прежде всего, отметим, что он получил одобрение SOLAS, означающее возможность применения двигателя на спасательных шлюпках и дежурных катерах. Масса модель составляет всего 139 кг, а расход топлива не превышает 8,7 л/ч. В небольших габаритах заключены 37,5 лошадиных сил, которые могут обеспечить все потребности парусного судна, а установка двигателя не займет много времени и финансов.

Читать еще:  Электрическая схема газ 2217 405 двигатель

Судовой дизель Nanni N2.10 (Kubota) с рейтингом M5 — самый миниатюрный и легкий из всей линейки двигателей. Расход горючего также минимален – 2,4 л/ч. Мощности, равной 10 лошадиным силам, вполне хватит для функционирования парусной яхты. Устойчивость судовому дизелю придают жесткие опорные конструкции. Двигатель также отличается простотой установки и ее относительно низкой стоимостью. На обслуживание модели вы также не потратить много времени и денежных средств.

Последним, рассмотренным нами дизелем, станет представитель семьи Toyota с рейтингом M6 — Nanni T4.205. Как и все модели Toyota, он имеет одобрение SOLAS и предназначен для установки на скоростные суда и спасательные катера. 200 лошадиных сил в сочетании с топливной системой Common Rail и турбонаддувом с интеркулером обеспечивают высокий крутящий момент даже при низких оборотах. Монтаж и текущее обслуживание судового дизеля не составят труда даже для неопытных пользователей.

Чтобы купить судовой дизель Nanni или уточнить его рейтинг, обращайтесь к менеджерам нашего магазина по телефонам, указанным на сайте.

Мощность завтрашнего дня уже сегодня: оптимизация работы судовых двигателей с помощью системной симуляции.

Как программное обеспечение для системной симуляции помогает оптимизировать кпд двигателя и сократить затраты на разработку

Судовые двигатели отличаются сложной конструкцией, состоящей из множества взаимодействующих систем. Как проанализировать взаимодействие систем и его влияние на характеристики изделия еще до создания полного прототипа двигателя? Как добиться оптимальных характеристик судовых двигателей в любых условиях эксплуатации?

На этом вебинаре будет рассматриваться использование численного моделирования систем для проектирования двигателя внутреннего сгорания судна. Узнайте, как использовать 1D-симуляцию на ранних этапах проектирования судовых двигателей. Это означает, что вы сможете проанализировать характеристики судового двигателя, учесть все его сложные системы, оценить возможность использования альтернативных видов топлива и сравнить различные конфигурации изделий на ранних этапах планирования. Получите общее представление об использовании программного обеспечения для численного моделирования систем и узнайте, как это поможет сократить время проектирования, повысить кпд двигателей и судна.

Как программное обеспечение для численного моделирования систем используется при проектировании судов?

Данный вебинар рассказывает об использовании программного обеспечения для симуляции систем двигателя, затрагиваются следующие аспекты:

  • Внутрицилиндровое горение
  • Управление тепловым состоянием двигателя
  • Забор воздуха, выхлоп и запуск двигателя
  • Системы очистки выхлопных газов
  • Электрификация
  • Интеграция двигателя

Каждая из этих областей связана с различными проблемами, но наше программное обеспечение для численного моделирования систем содержит инструменты и библиотеки для упрощения оценки производительности и получения быстрых результатов. Представленные методы подкреплены примерами реальных заказчиков.

Этот вебинар будет интересен производителям главных двигателей судов и всем, кто заинтересован в повышении эффективности судов и сокращении выбросов парниковых газов.

Перед судостроительной отраслью постоянно стоит задача выполнения нормативных требований путем повышения энергоэффективности судов и сокращения выбросов оксидов озота, серы и углекислого газа. В то же время, экономические условия складываются так, что только самые эффективные компании выживут на рынке. Компании испытывают на себе давление, что заставляет их искать пути снижения расходов на разработку и одновременного улучшения характеристик судов. В данном вебинаре рассказывается, как численное моделирование систем помогает решать данные трудности и оптимизировать характеристики судовых двигателей. В нем вы найдете ответы на следующие вопросы:

  • Является ли основной двигатель достаточно мощным, чтобы выдержать условия эксплуатации судна?
  • Как я могу оптимизировать конструкцию системы управления?
  • Как двигатель реагирует на тяжелые погодные условия?
  • Возможно ли внедрить гибридную двигательную установку или использовать альтернативный вид топлива, такой как сжиженный газ, аммиак или водород?

Пример заказчика: MAN Energy solutions сокращает время разработки системы подачи топлива в главном двигателей в пять раз.

Гибридные и двойные топливные системы представляют особый интерес для судостроительной отрасли, а также помогают сократить выбросы и сохранить гибкость. MAN Energy solutions использовала Simcenter Amesim для моделирования систем подачи жидкого и газообразного топлива и проектирования нового двигателя с двойной топливной системой. Это сократило количество дорогостоящих тестирований прототипов двигателей и общее время разработки в пять раз. Узнайте больше об историях успеха заказчика этого и других заказчиков на этом вебинаре.

Познакомьтесь с нашим экспертом по программному обеспечению для численного моделирования систем для судостроения.

Ромен обладает десятилетним опытом использования программного обеспечения для численного моделирования систем при проектировании и оптимизации двигателей. На текущей позиции он работает с судостроительными компаниями, а также производителями тяжелого оборудования, консультирует их по использованию Simcenter Amesim, определяет их потребности и направляет в разработке изделий.

Зарегистрируйтесь для просмотра вебинара

Здравствуйте, Боб (будет заменено на имя реального пользователя)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector