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    2022年 第44卷 第3期
    刊出日期:2022-05-28
  • 专栏
  • 甲醇燃料在船舶内燃机动力中的应用
    姚安仁,贾宝富,马宝东,王文超,牛志坚,姚春德
    针对现有船舶动力应用甲醇燃料的方式,从甲醇的特点、甲醇混合气的形成、燃烧模式等方面开展分析,结果表明:高速船用柴油机改装为点燃式甲醇燃料发动机简便易行;低速船舶内燃机缸径大、缸盖空间充裕,便于多喷嘴布置,实现缸内直喷微量燃油引燃、甲醇燃料压燃模式,可在满足排放法规要求的前提下,在双燃料及纯燃油模式间切换;中高速船舶内燃机缸盖结构紧凑,适合采用柴油在缸内与甲醇混合气共燃的模式。
    2022,44(3):1-8[摘要][PDF  5251K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.001

  • 船用高速柴油-甲醇双燃料发动机开发
    辛强之,牛志坚,刘毅,王延瑞,贾宝富
    基于柴油-甲醇二元燃烧技术,自主研发Z6170SCM柴油-甲醇双燃料发动机,主要介绍了该发动机的开发过程及设计方案、关键零部件的设计以及台架试验情况等。台架试验表明:该发动机各项指标均满足设计要求,发动机动力性、经济性及排放水平皆优于原型机。该双燃料发动机为船用发动机压燃式高效应用甲醇提供了一种解决方案。
    2022,44(3):9-13[摘要][PDF  1377K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.002

  • 重型甲醇发动机增压器匹配仿真与试验
    卢兆强,苏茂辉,卢瑞军,蒋海勇,陈海兰
    针对13 L M100甲醇发动机增压器匹配开展相关研究工作。基于发动机相关数据建立一维热力学模型并进行数值计算与仿真分析,针对发动机油耗率、废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率、排温、喘振裕度等综合因素匹配出最优增压器并进行试验验证。试验结果显示,增压器方案1在转速为1 200 r/min时EGR率为20.5%,外特性最低油耗率可降至438 g/(kW·h),最大涡前排温为700 ℃,满足发动机性能开发指标。
    2022,44(3):14-19[摘要][PDF  2532K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.003

  • 基于甲醇重整制氢的动力系统技术
    余皎,史笑,沈建跃
    对甲醇重整制氢的动力系统技术进行探讨,分别从甲醇重整制氢内燃机、甲醇重整制氢高温质子交换膜燃料电池(high temperature proton exchange membrane fuel cell,HT-PEMFC)、甲醇重整制氢低温质子交换膜燃料电池(low temperature proton exchange membrane fuel cell,LT-PEMFC)等3个方面进行阐述。甲醇重整制氢内燃机动力系统对重整气的品质要求比较低,而且内燃机技术相对成熟,研发人员可以充分利用现有内燃机产业基础以及产业链,预期能够较快地进入市场应用。目前HT-PEMFC动力系统技术成熟,其对重整气体品质要求较高(CO体积分数<2%),可以在便捷式电源、分布式发电以及电动汽车增程器上使用。甲醇重整制氢LT-PEMFC动力系统在应用时须要对重整气进行纯化才能满足LT-PEMFC的要求(H2体积分数>99.999%),目前该技术还处于前期研究阶段。
    2022,44(3):20-26[摘要][PDF  2266K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.004

  • 性能与排放
  • 高背压环境船用柴油机电辅助增压功率恢复
    王子仪,马泽泰,杨名洋,邓康耀
    针对柴油机在水下高排气背压环境工作时功率下降问题,开展基于电辅助增压(electrically-assisted turbocharger,EAT)的功率恢复方法研究。构建高背压柴油机的性能预测模型并进行试验验证。对多种拓扑结构的电辅助增压方案进行对比研究,结果表明:电辅助增压拓扑结构选型和匹配优化主要受主增压器运行范围的制约。串联低压级电辅助方案能够优化柴油机高背压适应性,实现高背压工况较高的功率恢复水平。在0.135 MPa背压工况下可恢复至原机功率的90.9%,0.165 MPa工况恢复至88.1%,0.185 MPa工况恢复至84.9%。
    2022,44(3):27-34[摘要][PDF  2813K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.005

  • 镁基法船用烟气脱硫技术研究及应用
    施丽丽,肖飞,张圆飞,马跃,尚铭凯
    介绍船用烟气脱硫技术镁基法的工艺流程和技术特点。船舶废气中的硫含量通过镁基法脱硫系统脱硫后,排放烟气可满足IMO的硫氧化物排放要求,且排放水和系统压降均满足要求。优化镁基法脱硫系统的循环水pH值和洗涤水喷淋温度值,可改善系统的处理效果,提高系统运行的经济性。
    2022,44(3):35-38[摘要][PDF  715K](8)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.006

  • 船用脱硫系统废水超滤膜性能对比试验
    张西兆,黄昊,李晓波,龚大伟,张晓康,杜明赛,雍征文
    构建管式错流过滤装置和孔径检测装置,通过敞开式冲压法进行船用废水超滤膜的纯水通量研究,通过泡压法测定不同膜的最大孔径和最可几孔径,并结合电镜表征进一步验证不同膜的微观结构对滤膜性能的影响。结果表明:虽然碳化硅膜的纯水通量大,有利于增大船舶废水处理能力,但其孔径大、缺陷多,难以满足日趋严格的船舶排放法规要求;相比之下,陶瓷膜由于微观孔径小,纯水通量较小,但得益于较少的微观缺陷,其对船舶废水中的杂质甚至是溶解油有较高的截留率。
    2022,44(3):39-43[摘要][PDF  1993K](8)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.007

  • 结构与可靠性
  • 机油泵油腔结构优化对柴油机进机压力的影响及试验
    胡卫中,安禄政,刘彦军,赵锁成,王中民,耿小昌,吕锋
    针对舷外机用竖轴柴油机在台架试验中出现机油压力偏低的问题展开分析与研究。在排除机油泵加工尺寸偏差、机油泵主油道孔径偏小等故障因素后,初步判定机油泵油腔存在内漏为故障原因。对机油泵腔结构进行优化设计,增加油腔大端密封区宽度,减小进排油腔连通时间及截面,避免油液倒流回油腔,减少机油外泄。整机试验与耐久试验结果表明,优化后的机油压力明显高于优化前的机油压力,机油压力变化较为平缓,在高转速、大转矩下机油压力明显提高。
    2022,44(3):44-47[摘要][PDF  1297K](4)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.008

  • 非均匀发火柴油机启动空气分配器设计改进
    郭俊宝,郑智锋,张寅虎
    针对非均匀发火柴油机在实际使用过程中发生停车后无法启动的故障对柴油机空气启动系统进行研究,分析在柴油机启动空气分配器设计中的常见问题,并对这些问题提出改进措施。对比改进前后柴油机的启动成功率和耗气量变化,以及柴油机启动系统耗气量的理论值和试验值,证明改进措施有效。
    2022,44(3):48-51[摘要][PDF  1048K](9)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.009

  • 某型钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析和结构优化
    黄祖东,赵喆,谭清雅,代凌峰,胡定永
    针对某型钢活塞在性能试验时出现钢活塞销孔与活塞销咬合现象,开展钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析,提出钢活塞销孔型线、钢活塞销孔与活塞销冷态配合间隙、钢活塞内腔出油孔结构优化方案,再结合计算机有限元分析技术和发动机台架试验予以验证,为预防钢活塞销孔与活塞销咬合以及钢活塞销孔设计提供参考。
    2022,44(3):52-56[摘要][PDF  1806K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.010

  • 系统与附件
  • “华龙一号”首台应急柴油发电机组安装
    熊记伟,张玉兴,卢少林,倪小明,张飞,杨发慧,李金石,王耀辉
    针对“华龙一号”12PC2-6B型应急柴油发电机组(emergency diesel generator,EDG)因重量大、体积大导致运输和现场安装均受到限制等问题,采用分体式运输方式,现场进行复装,并首次以树脂浇注的方式进行机组的安装。通过优化安装方案,国内首台12PC2-6B型EDG顺利完成安装,满足预期目标要求,为类似安装方案的应用推广奠定了坚实基础。
    2022,44(3):57-62[摘要][PDF  2772K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.011

  • 专栏
  • 甲醇燃料在船舶内燃机动力中的应用
    姚安仁,贾宝富,马宝东,王文超,牛志坚,姚春德
    针对现有船舶动力应用甲醇燃料的方式,从甲醇的特点、甲醇混合气的形成、燃烧模式等方面开展分析,结果表明:高速船用柴油机改装为点燃式甲醇燃料发动机简便易行;低速船舶内燃机缸径大、缸盖空间充裕,便于多喷嘴布置,实现缸内直喷微量燃油引燃、甲醇燃料压燃模式,可在满足排放法规要求的前提下,在双燃料及纯燃油模式间切换;中高速船舶内燃机缸盖结构紧凑,适合采用柴油在缸内与甲醇混合气共燃的模式。
    2022,44(3):1-8[摘要][PDF  5251K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.001

  • 船用高速柴油-甲醇双燃料发动机开发
    辛强之,牛志坚,刘毅,王延瑞,贾宝富
    基于柴油-甲醇二元燃烧技术,自主研发Z6170SCM柴油-甲醇双燃料发动机,主要介绍了该发动机的开发过程及设计方案、关键零部件的设计以及台架试验情况等。台架试验表明:该发动机各项指标均满足设计要求,发动机动力性、经济性及排放水平皆优于原型机。该双燃料发动机为船用发动机压燃式高效应用甲醇提供了一种解决方案。
    2022,44(3):9-13[摘要][PDF  1377K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.002

  • 重型甲醇发动机增压器匹配仿真与试验
    卢兆强,苏茂辉,卢瑞军,蒋海勇,陈海兰
    针对13 L M100甲醇发动机增压器匹配开展相关研究工作。基于发动机相关数据建立一维热力学模型并进行数值计算与仿真分析,针对发动机油耗率、废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率、排温、喘振裕度等综合因素匹配出最优增压器并进行试验验证。试验结果显示,增压器方案1在转速为1 200 r/min时EGR率为20.5%,外特性最低油耗率可降至438 g/(kW·h),最大涡前排温为700 ℃,满足发动机性能开发指标。
    2022,44(3):14-19[摘要][PDF  2532K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.003

  • 基于甲醇重整制氢的动力系统技术
    余皎,史笑,沈建跃
    对甲醇重整制氢的动力系统技术进行探讨,分别从甲醇重整制氢内燃机、甲醇重整制氢高温质子交换膜燃料电池(high temperature proton exchange membrane fuel cell,HT-PEMFC)、甲醇重整制氢低温质子交换膜燃料电池(low temperature proton exchange membrane fuel cell,LT-PEMFC)等3个方面进行阐述。甲醇重整制氢内燃机动力系统对重整气的品质要求比较低,而且内燃机技术相对成熟,研发人员可以充分利用现有内燃机产业基础以及产业链,预期能够较快地进入市场应用。目前HT-PEMFC动力系统技术成熟,其对重整气体品质要求较高(CO体积分数<2%),可以在便捷式电源、分布式发电以及电动汽车增程器上使用。甲醇重整制氢LT-PEMFC动力系统在应用时须要对重整气进行纯化才能满足LT-PEMFC的要求(H2体积分数>99.999%),目前该技术还处于前期研究阶段。
    2022,44(3):20-26[摘要][PDF  2266K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.004

  • 性能与排放
  • 高背压环境船用柴油机电辅助增压功率恢复
    王子仪,马泽泰,杨名洋,邓康耀
    针对柴油机在水下高排气背压环境工作时功率下降问题,开展基于电辅助增压(electrically-assisted turbocharger,EAT)的功率恢复方法研究。构建高背压柴油机的性能预测模型并进行试验验证。对多种拓扑结构的电辅助增压方案进行对比研究,结果表明:电辅助增压拓扑结构选型和匹配优化主要受主增压器运行范围的制约。串联低压级电辅助方案能够优化柴油机高背压适应性,实现高背压工况较高的功率恢复水平。在0.135 MPa背压工况下可恢复至原机功率的90.9%,0.165 MPa工况恢复至88.1%,0.185 MPa工况恢复至84.9%。
    2022,44(3):27-34[摘要][PDF  2813K](6)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.005

  • 镁基法船用烟气脱硫技术研究及应用
    施丽丽,肖飞,张圆飞,马跃,尚铭凯
    介绍船用烟气脱硫技术镁基法的工艺流程和技术特点。船舶废气中的硫含量通过镁基法脱硫系统脱硫后,排放烟气可满足IMO的硫氧化物排放要求,且排放水和系统压降均满足要求。优化镁基法脱硫系统的循环水pH值和洗涤水喷淋温度值,可改善系统的处理效果,提高系统运行的经济性。
    2022,44(3):35-38[摘要][PDF  715K](8)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.006

  • 船用脱硫系统废水超滤膜性能对比试验
    张西兆,黄昊,李晓波,龚大伟,张晓康,杜明赛,雍征文
    构建管式错流过滤装置和孔径检测装置,通过敞开式冲压法进行船用废水超滤膜的纯水通量研究,通过泡压法测定不同膜的最大孔径和最可几孔径,并结合电镜表征进一步验证不同膜的微观结构对滤膜性能的影响。结果表明:虽然碳化硅膜的纯水通量大,有利于增大船舶废水处理能力,但其孔径大、缺陷多,难以满足日趋严格的船舶排放法规要求;相比之下,陶瓷膜由于微观孔径小,纯水通量较小,但得益于较少的微观缺陷,其对船舶废水中的杂质甚至是溶解油有较高的截留率。
    2022,44(3):39-43[摘要][PDF  1993K](8)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.007

  • 结构与可靠性
  • 机油泵油腔结构优化对柴油机进机压力的影响及试验
    胡卫中,安禄政,刘彦军,赵锁成,王中民,耿小昌,吕锋
    针对舷外机用竖轴柴油机在台架试验中出现机油压力偏低的问题展开分析与研究。在排除机油泵加工尺寸偏差、机油泵主油道孔径偏小等故障因素后,初步判定机油泵油腔存在内漏为故障原因。对机油泵腔结构进行优化设计,增加油腔大端密封区宽度,减小进排油腔连通时间及截面,避免油液倒流回油腔,减少机油外泄。整机试验与耐久试验结果表明,优化后的机油压力明显高于优化前的机油压力,机油压力变化较为平缓,在高转速、大转矩下机油压力明显提高。
    2022,44(3):44-47[摘要][PDF  1297K](4)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.008

  • 非均匀发火柴油机启动空气分配器设计改进
    郭俊宝,郑智锋,张寅虎
    针对非均匀发火柴油机在实际使用过程中发生停车后无法启动的故障对柴油机空气启动系统进行研究,分析在柴油机启动空气分配器设计中的常见问题,并对这些问题提出改进措施。对比改进前后柴油机的启动成功率和耗气量变化,以及柴油机启动系统耗气量的理论值和试验值,证明改进措施有效。
    2022,44(3):48-51[摘要][PDF  1048K](9)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.009

  • 某型钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析和结构优化
    黄祖东,赵喆,谭清雅,代凌峰,胡定永
    针对某型钢活塞在性能试验时出现钢活塞销孔与活塞销咬合现象,开展钢活塞销孔与活塞销咬合机理分析,提出钢活塞销孔型线、钢活塞销孔与活塞销冷态配合间隙、钢活塞内腔出油孔结构优化方案,再结合计算机有限元分析技术和发动机台架试验予以验证,为预防钢活塞销孔与活塞销咬合以及钢活塞销孔设计提供参考。
    2022,44(3):52-56[摘要][PDF  1806K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.010

  • 系统与附件
  • “华龙一号”首台应急柴油发电机组安装
    熊记伟,张玉兴,卢少林,倪小明,张飞,杨发慧,李金石,王耀辉
    针对“华龙一号”12PC2-6B型应急柴油发电机组(emergency diesel generator,EDG)因重量大、体积大导致运输和现场安装均受到限制等问题,采用分体式运输方式,现场进行复装,并首次以树脂浇注的方式进行机组的安装。通过优化安装方案,国内首台12PC2-6B型EDG顺利完成安装,满足预期目标要求,为类似安装方案的应用推广奠定了坚实基础。
    2022,44(3):57-62[摘要][PDF  2772K](7)
    10.12374/j.issn.1001-4357.2022.03.011

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