ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ТУРБОНАДДУВА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ГЛАВНЫХ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ НА МАЛЫХ МОЩНОСТЯХ

Аннотация

В статье рассматриваются возможные методы решения проблем, возникающих при длительной эксплуатации главных судовых двигателей на режимах малых мощностей, необходимость которой вызвана выполнением требований новой редакции Прил. VI Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 по повышению энергоэффективности судна и снижению выбросов углекислого газа. При снижении скорости хода судна до 0,7 от полной мощность главного двигателя снижается до 35 % от номинальной. Длительная работа на такой мощности приводит к снижению моторесурса двигателя. Исследования показывают, что эффективным средством обеспечения оптимального рабочего процесса в широком диапазоне режимов двигателя является регулируемый турбонаддув. Его можно осуществить либо установкой турбокомпрессора с регулируемым проходным сечением соплового аппарата турбины, либо использованием регистровой системы наддува. В статье проанализирована эффективность применения турбонаддува с регулируемым сопловым аппаратом, который позволяет обеспечивать оптимальный коэффициент избытка воздуха в широком диапазоне рабочих режимов двигателя. В результате в диапазоне мощностей 25 - 75 % обеспечивается пониженный удельный эффективный расход топлива, снижаются выбросы углекислого газа и углеводородных соединений. Авторами статьи проанализированы результаты численного моделирования рабочего процесса главного двигателя при использовании наддува с регулируемым проходным сечением соплового аппарата турбины, выполнен сравнительный анализ параметров, взятых со стендовых испытаний и эксплуатационных показателей двигателя при использовании регистровой системы наддува. В заключительной части статьи сделаны выводы об эффективности использования рассмотренных методов оптимизации рабочих процессов главного двигателя при длительной работе на режимах малых мощностей. Использование регулируемого турбонаддува позволяет существенно улучшить работу двигателя на режимах малых мощностей. Параметры рабочих процессов восстанавливаются практически до значений, соответствующих режиму эксплуатационного полного хода.

Ключевые слова

энергоэффективность, выхлопные газы, главный судовой двигатель, турбонаддув, режимы малого хода

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78). - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2017. - Кн. III. - 412 с.
Anink D. The IMO Energy Efficiency Design Index. A Netherlands Trend Study / D. Anink, M. Krikke. - Centre for Maritime Technology and Innovation, 2009. - 52 p.
IMO (2010a). Reduction of Green House Gas emissions from Ships, Report of the Working Group on Energy Efficiency Measures for Ships, Paper MEPC 61/WP.10. - London, United Kingdom: International Maritime Organization.
Вострикова М. А. О загрязнении воздушного бассейна токсичными компонентами отработавших газов морских судов / М. А. Вострикова, Я. М. Кашин, В. В. Шкода // Булатовские чтения: сб. ст. материалов I Международной науч.-практ. конф.: в 5 т.; под общ. ред. О. В. Савенок. - Краснодар: Общество с ограниченной ответственностью «Издательский Дом - Юг», 2017. - С. 102-104.
Семанов Г. Н. Вредные выбросы в атмосферу от судов: на пути к стандартам ИМО картографии / Г. Н. Семанов // Наука и транспорт. Морской и речной транспорт. - 2013. - № 1. - С. 45-47.
Пунда А. С. Рекомендации по техническому использованию главных и вспомогательных дизелей с обеспечением минимального уровня выброса экологически вредных веществ / А. С. Пунда, В. И. Дмитренко // Разд. 1 госбюджет. НИР на тему: «Техническое использование и оптимизация режимов работы автоматизированных ДЭУ». - СПб.: ГУРМФ им. адм. С. О. Макарова, 2013.
Пунда А. С. Повышение энергоэффективности морских судов за счет оптимизации скорости хода / А. С. Пунда, В. И. Дмитренко // Двигателестроение. - 2013. - № 4. - С. 25-30.
Ципелкин Г. Е. Улучшение топливной экономичности двигателей за счет оптимизации систем наддува / Г. Е. Ципелкин, В. И. Иовлев // Двигателестроение. - 2014. - № 3. - С. 16-22.
Камкин С. В. Повышение экономичности судовых дизелей / С. В. Камкин, А. Л. Лемещенко, А. С. Пунда. - СПб.: Судостроение, 1992. - 176 с.
Tier II Tuning Methods for Two-Stroke Engines [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://turbocharger.man.eu/technologies/tuning-methods-comparison/tuning-method-comparison (дата обращения: 04.09.2017).
VTA - Variable Turbine Area [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://turbocharger.man.eu/technologies/tuning-methods-comparison/vta (дата обращения: 11.09.2017).
Turbocharger Cut-Out [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://turbocharger.man.eu/technologies/tuning-methods-comparison/cut-out (дата обращения: 11.09.2017).
Пунда А. С. Численное моделирование рабочих процессов судовых дизелей / А. С. Пунда. - Мортехинформреклама, 1995. - 64 с.

Об авторах

Пунда Александр Семёнович - кандидат технических наук, профессор

apunda@mail.ru. kaf_seu@gumrf.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»

Гурьев Юрий Георгиевич - инженер

gurievug@gumrf.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»