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    2020年 第42卷 第3期
    刊出日期:2020
  • 上海市船舶与海洋工程学会2019年学术年会轮机专场论文专栏
  • 低硫燃油在船用中速柴油机上的应用
    浦卫华,黄立,王昌庆,郭立君,张文正
    针对2020年IMO全球船舶限硫令生效,以及国内排放控制区升级,介绍了现行船用燃油的标准和理化特性;使用低硫燃油对发动机的影响及应对措施。开展了低硫燃油和高硫重油的燃油系统平台试验,发现:燃用低硫燃油偶件泄漏量增大,导致高压燃油系统效率下降。基于一船用中速柴油机开展了低硫燃油和高硫重油的发动机台架性能试验,结果显示:燃用低硫燃油较高硫重油在全负荷范围燃油喷射压力降低;高负荷时排温、最高燃烧压力相当,但中低负荷时最高燃烧压力降低,排温和油耗率升高。还介绍了低硫燃油的生产与市场供给、政府监管和油品企业的最新动态。指出远洋船舶中低速柴油机使用低硫油+SCR将成为解决排放问题的优选技术路线之一。
    2020,42(3):1-5, 10[摘要][PDF  1840K](48)

  • 某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究
    张卫昂,王贺春,张杰,孙玉波
    某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35 ℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。
    2020,42(3):6-10[摘要][PDF  1987K](46)

  • 双向深割过渡圆角对提高曲轴主轴颈疲劳强度的研究
    苏展望,赵同宾,赵建平,裴毅强,冯丰,许回江
    基于ANSYSworkbench软件,根据中国船级社《钢质海船入级规范》柴油机曲轴疲劳强度评定规则,对某船用中速柴油机的曲轴进行了有限元模拟分析及疲劳强度安全系数计算与评估。为了提高曲轴疲劳强度,提出了曲轴主轴颈双向深割型过渡圆角方案。分析了轴向及径向深割凹槽深度变化对局部应力大小、应力集中系数及疲劳强度安全系数的影响;明确了最佳双向深割型过渡圆角结构参数,使曲轴主轴颈疲劳强度安全系数得到了较大提高。
    2020,42(3):11-17, 38[摘要][PDF  6461K](37)

  • 5DK-20e柴油发电机组成套设计
    曹刚,焦联国,周海兴
    介绍了5DK-20e柴油发电机组成套设计过程。重点介绍了公共底座、滑油系统、燃油系统、混流式冷却水系统、启动马达系统、进排气系统、增压器叶轮清洗系统的设计及验证。台架试验及实船试验结果表明:该型发电机组技术指标达到了技术规格书要求。目前已投入批量生产。
    2020,42(3):18-24[摘要][PDF  2784K](37)

  • 某船用柴油机排气波纹管故障分析与改进
    张丽君,李彦男,底柯,刘广才
    针对某船用柴油机的排气波纹管导流筒焊缝断裂和波纹管部分波与波之间严重贴合故障,对导流筒焊缝裂纹部位开展宏观、微观及理化失效分析。分析表明:导流筒焊缝断裂系焊缝晶间腐蚀疲劳所致。波纹管波纹段的设计补偿量与工作状态实测补偿量的对比,及平台疲劳寿命试验显示:波纹管严重贴合故障的原因为波纹段补偿量严重不足。据此提出了相应的改进方案:导流筒设计成一体成型翻边结构;更改涡前波纹管的设计轴向补偿量。试验表明:改进后的涡前波纹管未再出现类似故障。
    2020,42(3):25-29[摘要][PDF  1544K](40)

  • 性能与排放
  • 大功率天然气燃料发动机空燃比控制方法
    仲杰,徐琛,李先南,李翔,张文正,宋蓓
    以某大功率天然气发动机为研究对象,基于GT-Power仿真软件研究稳态状况下不同参数对气体发动机空燃比控制的影响。提出了采用空燃比裕度表征气体发动机空燃比控制可靠性的方法,并基于节气门和废气旁通阀实现空燃比分段控制。研究结果显示:减小涡轮喷嘴环面积或者采用MMPC、双脉冲管系可以提高该气体发动机的空燃比裕度。此外仿真计算还表明:随着环境进气温度与空冷后进气温度的升高,气体发动机空燃比裕度下降。因此,为了满足气体发动机的环境适应性,空燃比裕度必须足够大。
    2020,42(3):30-33[摘要][PDF  3708K](38)

  • 基于AVL-BOOST的某型柴油机配气定时优化
    刘鹏,董飞莹,孟亮虎,张弛,陈雨雨
    基于AVL-BOOST软件建立了某型柴油机工作过程计算模型。结合米勒循环及相关试验数据,通过改变配气定时优化柴油机性能。优化后仿真模拟得到的柴油机有关性能数据与实际试验得到的数据吻合性较好,验证了模型的准确性及优化方案的可行性。
    2020,42(3):34-38[摘要][PDF  4102K](35)

  • 结构与可靠性
  • 某低速机齿轮箱轴承端盖圆角优化分析
    王奎,屠丹红,王雁冰
    对某型柴油机齿轮箱端盖进行结构强度分析时发现,轴承端盖的圆角处存在较大的应力集中现象。为了改善该圆角的应力分布,采用多种方案对该处进行改进设计。结果表明:增大圆角半径能有效降低应力集中。并研究了不同圆角半径对应力集中的影响规律,可为端盖的优化设计提供参考。
    2020,42(3):39-42[摘要][PDF  1689K](40)

  • 基于声表面波的内燃机连杆轴瓦测温方法及应用
    张慧,谷峰,张函桥,贺晓亮,岳峰
    对几种内燃机连杆轴瓦测温方法进行了比较,得出声表面波技术较适合用于连杆轴瓦温度的长期监测。基于声表面波技术设计了一套适用于连杆轴瓦的测温系统,介绍了该系统设计难点,并对该系统进行了静态温度标定和实机验证。验证结果表明:该系统测温精度与国外同类产品相当;在单缸机上信号稳定,性能可靠,满足连杆轴瓦温度长期监测的需要,可以推广应用。
    2020,42(3):43-47[摘要][PDF  1424K](39)

  • 减振与降噪
  • 高压比增压器转子轴承系统振动性能改进
    刘淑华,马辰生,刘志坚
    针对我国铁路运用的大功率交流传动内燃机车研发了一款新型增压器,其压比和流量较现有产品大幅提高;由于压气机叶轮线速度和转子质量提高,现有的叶轮与主轴的连接方式不能满足新研发增压器的要求,研发了一种新型的压气机叶轮与主轴连接方式,并设计了新型轴承。对改进前后的转子轴承系统进行了临界转速、稳定性、瞬态响应和转子轴心轨迹分析,并进行试验测试,验证了新转子轴承系统完全达到要求。目前,改进转子结构后的增压器已经完成了平台型式试验、装车运用考核试验,实现批产。
    2020,42(3):48-52[摘要][PDF  5215K](32)

  • 泵组隔振设计及实船测试研究
    赵军,董佳欢,于胜,乐美鑫
    针对某科考船冷却水泵组开展泵组隔振设计。通过上下层隔振器选型及中间筏体结构设计,使系统的各阶模态频率在一定程度上低于主要扰动频率,同时使筏体的主要振动模态远离扰动频率。仿真计算和实船测试结果验证了该泵组隔振设计达到相应设计要求。
    2020,42(3):53-55[摘要][PDF  1920K](37)

  • 相关技术
  • 引射比对生物柴油斯特林发动机喷雾特性影响的仿真研究
    袁雄,王林涛,虞翔宇
    基于斯特林发动机的喷雾特性,建立了某斯特林发动机旋流引射、喷雾的数学物理模型,模拟了高背压下生物柴油斯特林发动机在不同引射比下的喷雾过程。研究发现:生物柴油喷雾锥角随引射比的增大而增大,大引射比下的喷雾油束前端出现了明显的凹型回缩锋面;引射比越大,喷雾贯穿距越小;增大引射比,液滴速度增大,索特平均直径减小,粒径方差减小。高背压下,增大引射比能增大燃油混合气的空间分布,提高喷雾雾化效果。
    2020,42(3):56-60[摘要][PDF  6230K](40)

  • 上海市船舶与海洋工程学会2019年学术年会轮机专场论文专栏
  • 低硫燃油在船用中速柴油机上的应用
    浦卫华,黄立,王昌庆,郭立君,张文正
    针对2020年IMO全球船舶限硫令生效,以及国内排放控制区升级,介绍了现行船用燃油的标准和理化特性;使用低硫燃油对发动机的影响及应对措施。开展了低硫燃油和高硫重油的燃油系统平台试验,发现:燃用低硫燃油偶件泄漏量增大,导致高压燃油系统效率下降。基于一船用中速柴油机开展了低硫燃油和高硫重油的发动机台架性能试验,结果显示:燃用低硫燃油较高硫重油在全负荷范围燃油喷射压力降低;高负荷时排温、最高燃烧压力相当,但中低负荷时最高燃烧压力降低,排温和油耗率升高。还介绍了低硫燃油的生产与市场供给、政府监管和油品企业的最新动态。指出远洋船舶中低速柴油机使用低硫油+SCR将成为解决排放问题的优选技术路线之一。
    2020,42(3):1-5, 10[摘要][PDF  1840K](48)

  • 某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究
    张卫昂,王贺春,张杰,孙玉波
    某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35 ℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。
    2020,42(3):6-10[摘要][PDF  1987K](46)

  • 双向深割过渡圆角对提高曲轴主轴颈疲劳强度的研究
    苏展望,赵同宾,赵建平,裴毅强,冯丰,许回江
    基于ANSYSworkbench软件,根据中国船级社《钢质海船入级规范》柴油机曲轴疲劳强度评定规则,对某船用中速柴油机的曲轴进行了有限元模拟分析及疲劳强度安全系数计算与评估。为了提高曲轴疲劳强度,提出了曲轴主轴颈双向深割型过渡圆角方案。分析了轴向及径向深割凹槽深度变化对局部应力大小、应力集中系数及疲劳强度安全系数的影响;明确了最佳双向深割型过渡圆角结构参数,使曲轴主轴颈疲劳强度安全系数得到了较大提高。
    2020,42(3):11-17, 38[摘要][PDF  6461K](37)

  • 5DK-20e柴油发电机组成套设计
    曹刚,焦联国,周海兴
    介绍了5DK-20e柴油发电机组成套设计过程。重点介绍了公共底座、滑油系统、燃油系统、混流式冷却水系统、启动马达系统、进排气系统、增压器叶轮清洗系统的设计及验证。台架试验及实船试验结果表明:该型发电机组技术指标达到了技术规格书要求。目前已投入批量生产。
    2020,42(3):18-24[摘要][PDF  2784K](37)

  • 某船用柴油机排气波纹管故障分析与改进
    张丽君,李彦男,底柯,刘广才
    针对某船用柴油机的排气波纹管导流筒焊缝断裂和波纹管部分波与波之间严重贴合故障,对导流筒焊缝裂纹部位开展宏观、微观及理化失效分析。分析表明:导流筒焊缝断裂系焊缝晶间腐蚀疲劳所致。波纹管波纹段的设计补偿量与工作状态实测补偿量的对比,及平台疲劳寿命试验显示:波纹管严重贴合故障的原因为波纹段补偿量严重不足。据此提出了相应的改进方案:导流筒设计成一体成型翻边结构;更改涡前波纹管的设计轴向补偿量。试验表明:改进后的涡前波纹管未再出现类似故障。
    2020,42(3):25-29[摘要][PDF  1544K](40)

  • 性能与排放
  • 大功率天然气燃料发动机空燃比控制方法
    仲杰,徐琛,李先南,李翔,张文正,宋蓓
    以某大功率天然气发动机为研究对象,基于GT-Power仿真软件研究稳态状况下不同参数对气体发动机空燃比控制的影响。提出了采用空燃比裕度表征气体发动机空燃比控制可靠性的方法,并基于节气门和废气旁通阀实现空燃比分段控制。研究结果显示:减小涡轮喷嘴环面积或者采用MMPC、双脉冲管系可以提高该气体发动机的空燃比裕度。此外仿真计算还表明:随着环境进气温度与空冷后进气温度的升高,气体发动机空燃比裕度下降。因此,为了满足气体发动机的环境适应性,空燃比裕度必须足够大。
    2020,42(3):30-33[摘要][PDF  3708K](38)

  • 基于AVL-BOOST的某型柴油机配气定时优化
    刘鹏,董飞莹,孟亮虎,张弛,陈雨雨
    基于AVL-BOOST软件建立了某型柴油机工作过程计算模型。结合米勒循环及相关试验数据,通过改变配气定时优化柴油机性能。优化后仿真模拟得到的柴油机有关性能数据与实际试验得到的数据吻合性较好,验证了模型的准确性及优化方案的可行性。
    2020,42(3):34-38[摘要][PDF  4102K](35)

  • 结构与可靠性
  • 某低速机齿轮箱轴承端盖圆角优化分析
    王奎,屠丹红,王雁冰
    对某型柴油机齿轮箱端盖进行结构强度分析时发现,轴承端盖的圆角处存在较大的应力集中现象。为了改善该圆角的应力分布,采用多种方案对该处进行改进设计。结果表明:增大圆角半径能有效降低应力集中。并研究了不同圆角半径对应力集中的影响规律,可为端盖的优化设计提供参考。
    2020,42(3):39-42[摘要][PDF  1689K](40)

  • 基于声表面波的内燃机连杆轴瓦测温方法及应用
    张慧,谷峰,张函桥,贺晓亮,岳峰
    对几种内燃机连杆轴瓦测温方法进行了比较,得出声表面波技术较适合用于连杆轴瓦温度的长期监测。基于声表面波技术设计了一套适用于连杆轴瓦的测温系统,介绍了该系统设计难点,并对该系统进行了静态温度标定和实机验证。验证结果表明:该系统测温精度与国外同类产品相当;在单缸机上信号稳定,性能可靠,满足连杆轴瓦温度长期监测的需要,可以推广应用。
    2020,42(3):43-47[摘要][PDF  1424K](39)

  • 减振与降噪
  • 高压比增压器转子轴承系统振动性能改进
    刘淑华,马辰生,刘志坚
    针对我国铁路运用的大功率交流传动内燃机车研发了一款新型增压器,其压比和流量较现有产品大幅提高;由于压气机叶轮线速度和转子质量提高,现有的叶轮与主轴的连接方式不能满足新研发增压器的要求,研发了一种新型的压气机叶轮与主轴连接方式,并设计了新型轴承。对改进前后的转子轴承系统进行了临界转速、稳定性、瞬态响应和转子轴心轨迹分析,并进行试验测试,验证了新转子轴承系统完全达到要求。目前,改进转子结构后的增压器已经完成了平台型式试验、装车运用考核试验,实现批产。
    2020,42(3):48-52[摘要][PDF  5215K](32)

  • 泵组隔振设计及实船测试研究
    赵军,董佳欢,于胜,乐美鑫
    针对某科考船冷却水泵组开展泵组隔振设计。通过上下层隔振器选型及中间筏体结构设计,使系统的各阶模态频率在一定程度上低于主要扰动频率,同时使筏体的主要振动模态远离扰动频率。仿真计算和实船测试结果验证了该泵组隔振设计达到相应设计要求。
    2020,42(3):53-55[摘要][PDF  1920K](37)

  • 相关技术
  • 引射比对生物柴油斯特林发动机喷雾特性影响的仿真研究
    袁雄,王林涛,虞翔宇
    基于斯特林发动机的喷雾特性,建立了某斯特林发动机旋流引射、喷雾的数学物理模型,模拟了高背压下生物柴油斯特林发动机在不同引射比下的喷雾过程。研究发现:生物柴油喷雾锥角随引射比的增大而增大,大引射比下的喷雾油束前端出现了明显的凹型回缩锋面;引射比越大,喷雾贯穿距越小;增大引射比,液滴速度增大,索特平均直径减小,粒径方差减小。高背压下,增大引射比能增大燃油混合气的空间分布,提高喷雾雾化效果。
    2020,42(3):56-60[摘要][PDF  6230K](40)

版权信息
  • 主管单位:

    中国船舶重工集团有限公司

  • 主办单位:

    中国船舶重工集团公司第七一一研究所

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  • 副 主  编:夏 斐  陈云华

  • 责任编辑:高 荃  白春艳

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    《柴油机》杂志编辑部

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  • 国内总发行:

    中国邮政集团公司报刊发行局

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