scholarly journals Development of a physically-based simulation and diagnosis methodology for supercharging systems and its application on large scale marine diesel engines

2017 ◽  
Author(s):  
Νικόλαος Σακελλαρίδης
Keyword(s):  
Diesel Engines ◽  
Large Scale ◽  
Physically Based Simulation ◽  
Physically Based ◽  
Marine Diesel

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η ανάπτυξη μιας νέας μεθοδολογίας προσομοίωσης Υπερπληρωτή και χρήση αυτής σε εφαρμογές προσομοίωσης και διάγνωσης κινητήρων Ντίζελ μεγάλου μεγέθους. Η μεθοδολογία στηρίζεται στην χρήση μοντέλων μέσης γραμμής για την προσομοίωση στροβίλου και συμπιεστή του ζεύγους υπερπλήρωσης.Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται αρχικά ο σκοπός της παρούσας εργασίας, και στη συνέχεια γίνεται σύντομη εισαγωγή στους εμβολοφόρους κινητήρες εσωτερικής καύσης, τις κατηγορίες αυτών με έμφαση στις εφαρμογές κινητήρων μεγάλου μεγέθους.Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται παρουσίαση του συστήματος προσαγωγής αέρα εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην στροβιλοϋπερπλήρωση και στις εφαρμογές αυτής στον τομέα των κινητήρων Ντίζελ μεγάλου μεγέθους. Το Κεφάλαιο 3 περιλαμβάνει σύνοψη της βιβλιογραφίας στο αντικείμενο της προσομοίωσης υπερπληρωτή. Μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα υπαρχουσών μεθοδολογιών καταγράφονται και συγκρίνονται. Τέλος, παρουσιάζεται η νέα προτεινόμενη μεθοδολογία προσομοίωσης υπερπληρωτή και τεκμηριώνονται τα πλεονεκτήματα αυτής σε σχέση με τις υπάρχουσες μεθοδολογίες με βάση τα ευρήματα της βιβλιογραφικής ανασκόπησης.Τα αναπτυχθέντα μοντέλα για προσομοίωση ακτινικού συμπιεστή καθώς και δύο μοντέλα στροβίλου (ακτινικού/ μικτής ροής καθώς και αξονικού) παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 4. Περιγράφονται τα απαραίτητα δεδομένα εισόδου ενώ γίνεται αναφορά και στις σταθερές βαθμονόμησης που χρησιμοποιούνται. Μία πρώτη επαλήθευση που παρουσιάζεται στο κεφάλαιο αυτό είναι η επιτυχής εξέταση του κατά πόσον αυτά τα μοντέλα μπορούν να αναπαράγουν τους πειραματικούς χάρτες στροβίλων και συμπιεστών. Στο Κεφάλαιο 5 εκτίθεται η διαδικασία βαθμονόμησης και ενσωμάτωσης των μοντέλων σε προσομοιωτή κινητήρα αντικαθιστώντας την υπάρχουσα μεθοδολογία της χρήσης πειραματικών χαρτών. Τα μοντέλα ενσωματώνονται σε δύο τέτοιους προσομοιωτές, ένας εκ των οποίων αποτελεί ερευνητικό εργαλείο το οποίο έχει αναπτυχθεί στο εργαστήριο ΜΕΚ για την πρόβλεψη λειτουργικών παραμέτρων και εκπεμπόμενων ρύπων από Ντηζελοκινητήρες. Ο δεύτερος προσομοιωτής αποτελεί εμπορικό λογισμικό προσομοίωσης κινητήρων όλων των τύπων, και χρησιμοποιείται από κατασκευαστές κινητήρων/ αυτοκινητοβιομηχανίες καθώς και ερευνητικά ιδρύματα, ο οποίος διαθέτει την δυνατότητα ενσωμάτωσης κώδικα χρήστη (user code). Παρουσιάζεται η μεθοδολογία εξαγωγής στοιχείων βαθμονόμησης για τα μοντέλα του συμπιεστή και του στροβίλου από διαθέσιμες πειραματικές μετρήσεις (Shop test και NOx file του υπό εξέταση κινητήρα).Στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται πρακτικές εφαρμογές της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας προσομοίωσης στη μοντελοποίησης υπερπληρωμένων κινητήρων Ντίζελ μεγάλου μεγέθους. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζεται η πρώτη εφαρμογή και επαλήθευση της μεθοδολογίας, κατά την οποία αποτελέσματα του προσομοιωτή συγκρίνονται με πειραματικές μετρήσεις.Στην συνέχεια εξετάζεται η προβλεπτική ικανότητα των μοντέλων συμπιεστή και στροβίλου έξω από την περιοχή βαθμονόμησης αυτών, μέσω τις προσομοίωσης λειτουργίας του κινητήρα σε κατάστασης αποκοπής ζεύγους υπερπληρωτή (αποκοπή ενός από τα ζεύγη υπερπλήρωσης τα οποία λειτουργούν εν παραλλήλω) Τέλος, η ικανότητα του μοντέλου προσομοίωσης να υπολογίζει τις χαρακτηριστικές του στροβίλου με βάση γεωμετρικά χαρακτηριστικά, χρησιμοποιείται με σκοπό την βελτιστοποίηση συστήματος σύνθετης στροβιλοϋπερπλήρωσης μεγάλου 2-χ Ντηζελοκινητήρα, το οποίο περιλαμβάνει και προσδιορισμό διαστάσεων του στροβίλου ισχύος ο οποίος βελτιστοποιεί την απόδοση του συστήματος.Το Κεφάλαιο 7 περιλαμβάνει εφαρμογές της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας στον τομέα της Διαγνωστικής. Αρχικά εξετάζεται η επίδραση της μεταβολής των ατμοσφαιρικών συνθηκών στην λειτουργία του κινητήρα και στην συνέχεια γίνεται προσομοίωση της επίδρασης στον κινητήρα από την υποβάθμιση των υποσυστημάτων προσαγωγής/ απαγωγής αέρα. Επίσης διερευνάται η επίδραση στον κινητήρα της αύξησης του ακτινικού διακένου μεταξύ κινητής πτερύγωσης και κελύφους του στροβίλου, καθώς και η επίδραση επικαθήσεων στις πτερυγώσεις του στροβίλου. Τέλος, προτείνεται νέα μεθοδολογία επιτήρησης και διάγνωσης για εφαρμογές μεγάλων ναυτικών κινητήρων Ντίζελ βασισμένης εξολοκλήρου στα αναπτυχθέντα μοντέλα συμπιεστή και στροβίλου, με κύριο σκοπό την εκτίμηση της ροής αέρα προς τον κινητήρα και την κατάσταση της επιφάνειας ροής του στροβίλου, καθώς και εκτίμηση του κατά πόσον το σημείο λειτουργίας του συμπιεστή έχει μετατοπιστεί προς τη γραμμή πάλμωσης (ασταθούς λειτουργίας του συμπιεστή). Η μέθοδος εφαρμόζεται για 2 περιπτώσεις για τις οποίες διατίθενται πειραματικά δεδομένα, μία εκ των οποίων περιλαμβάνει και μετρήσεις σε κατάσταση αποκοπής υπερπληρωτή.Στο κεφάλαιο 8 τέλος συνοψίζονται τα συμπεράσματα της εργασίας, τα στοιχεία πρωτοτυπίας καθώς και κατευθύνσεις μελλοντικής έρευνας στο αντικείμενο της διατριβής.

Experimental Study on Wear Monitoring of Marine Diesel Engine’s Piston Ring by Magnetoresistive Sensor

2012 ◽  
Vol 424-425 ◽  
pp. 132-136
Author(s):  
Guo Jin Chen ◽  
Zhang Ming Peng ◽  
Jian Guo Yang ◽  
Qiao Ying Huang
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Large Scale ◽  
Piston Ring ◽  
Test Bed ◽  
Operating Modes ◽  
Magnetoresistive Sensor ◽  
Marine Diesel ◽  
Wear Monitoring ◽  
Oil Tanker ◽  
Test Result

On the diesel engine’s test bed, this paper has studied the parameters regarding the diesel engine’s rotational speed, the piston ring’s width and wearing capacity and so on, and their relation with the output signal of the magnetoresistive sensor under the reverse drawing of the diesel engine. The research discovered that the piston ring’s wear and the magnetoresistive sensor’s output have the corresponding relationship. And on the oil tanker with the 6RTA52U diesel engine, the influence of the diesel engine’s operating parameters and the load situations to the magnetoresistive sensor’s output is surveyed under four kinds of different operating modes. The test result and the research conclusion provide the technical foundation for the online Wear monitoring of the large-scale marine diesel engine’s piston ring.

Reliability Analysis of Great Lakes Marine Diesels: State of the Art and Current Modeling

1990 ◽  
Vol 27 (04) ◽  
pp. 237-249
Author(s):  
Anastassios N. Perakis ◽  
Bahadir Inozu
Keyword(s):  
Great Lakes ◽  
Diesel Engines ◽  
Failure Modes ◽  
State Of The Art ◽  
Relevant Literature ◽  
Fault Tree Analysis ◽  
Reliability Engineering ◽  
Marine Industry ◽  
Marine Diesel ◽  
Basic Concepts

Some essential steps for the application of reliability, availability, and maintainability (RAM) techniques to marine diesel engines are presented. The paper begins with a summary of the basic concepts of reliability engineering, followed by a survey of the relevant literature on RAM applications to the marine industry and to marine diesel engines in particular. Next, the results of an informal survey of the reliability, maintenance, and replacement practices of Great Lakes operators are presented. Finally, the first two steps for a RAM application, failure modes and effects analysis and fault tree analysis, are introduced and applied for a prototype Colt-Pielstick marine diesel engine.

Fuel Efficiency – Challenges and Innovations in Emulsified Fuel Technology

2015 ◽  
Author(s):  
Jerry Ng ◽  
Kaisa Honkanen
Keyword(s):  
Diesel Engines ◽  
Fuel Injection ◽  
Fuel Efficiency ◽  
Combustion Efficiency ◽  
Secondary Atomization ◽  
Emulsified Fuel ◽  
Main Challenge ◽  
Marine Diesel ◽  
Initial Fuel ◽  
Fuel Technology

Emulsified fuel technology has been developed since the early 1980’s to the improve combustion efficiency of marine diesel engines by creating a secondary atomization effect after the initial fuel injection. The main challenge is to measure the improved sfoc of ships accurately and reliably. This paper presents a proposed method to measure the sfoc accurately and reliably to the order of 1%. Electronic governor also poses new challenge to measuring the sfoc of ships burning emulsified fuel. Meanwhile, fuel types supplied to ship owners are of increased varying properties although still complying to ISO8217 standard. This paper describes the innovations in emulsified fuel technology that were developed to meet these challenges.

Increasing the durability of the coupling "crankshaft neck – bearing liner" by applying nanocomposite additives to the engine oils of marine medium-speed diesel engines

2021 ◽  
pp. 93-100
Author(s):  
Л.Б. Леонтьев ◽  
Н.П. Шапкин ◽  
А.Л. Леонтьев ◽  
В.Н. Макаров ◽  
А.В. Арон
Keyword(s):  
Wear Resistance ◽  
Diesel Engines ◽  
Operating Conditions ◽  
Inorganic Materials ◽  
Engine Oil ◽  
High Wear Resistance ◽  
Medium Speed ◽  
Marine Diesel ◽  
Optimal Material ◽  
Technical Operation

Повышение долговечности трибосопряжений судовых дизелей, определяющих их ресурс, представляет собой актуальнейшую проблему, обусловленную как безопасностью мореплавания, так и экономическими факторами. Основной причиной отказов коленчатых валов двигателей, определяющих необходимость капитального ремонта, является износ шеек. Решение проблемы повышения износостойкости и, соответственно, долговечности связано с применением трибоактивных присадок в смазку. Несмотря на глубокие и обстоятельные исследования в области применения органо-неорганических материалов для использования в качестве присадок в моторное масло для повышения долговечности трибоузлов осуществить выбор оптимального материала для конкретных условий практически невозможно, так как исследования выполнены для различных условий эксплуатации и по различным методикам. Цель работы – разработка триботехнической присадки к моторным маслам, обеспечивающей повышение надежности и эффективности технической эксплуатации судовыхсреднеоборотных дизелей путем формирования тонкопленочного металлокерамического покрытия на поверхностях трения стальных деталей трибоузлов, позволяющего получить оптимальный комплекс параметров материала износостойкого покрытия. В работе представлены исследования эксплуатационных свойств присадок в моторное масло 17 органо-неорганических триботехнических материалов 4 групп — природные и искусственные полимеры, из которых были изготовлены свыше 20 композиций и композитов. Установлено, что наиболее перспективным является использование нанокомпозитов на основе вермикулита, модифицированного кислотой, в качестве присадок в моторное масло, так как они обладают минимальными коэффициентом трения при граничной смазке (0,007–0,014) а также высокой износостойкостью стали 40Х и обеспечивают минимальную величину скорости изнашивания вкладыша подшипника, благодаря чему повышается ресурс трибосопряжения более, чем в 3 раза, и соответственно снижаются эксплуатационные расходы. Increasing the durability of the tribo-couplings of marine diesel engines, which determine their resource, is an urgent problem due to both the safety of navigation and economic factors. The main reason for engine crankshafts failures, which determine the need for major repairs, is the wear of the necks. The solution to the problem of increasing wear resistance and, accordingly, durability is associated with the use of triboactive additives in the lubricant. Despite in-depth and thorough research in the field of application of organo-inorganic materials for use as additives in engine oil to increase the durability of tribo-nodes, it is almost impossible to choose the optimal material for specific conditions, since the studies were carried out for various operating conditions and according to various methods. The purpose of the work is to develop a tribotechnical additive to motor oils that provides an increase in the reliability and efficiency of technical operation of medium-speed marine diesel engines by forming a thin-film metal-ceramic coating on the friction surfaces of steel parts of tribo-nodes, which allows to obtain an optimal set of parameters of the wear-resistant coating material. The paper presents studies of the operational properties of additives in engine oil of 17 organo-inorganic tribotechnical materials of 4 groups — natural and artificial polymers, from which more than 20 compositions and composites were made. It has been established that the most promising is the use of nanocomposites based on vermiculite modified with acid as additives in engine oil, since they have a minimum coefficient of friction with boundary lubrication (0.007-0.014) as well as high wear resistance of 40X steel and provide a minimum wear rate of the bearing liner, thereby increasing the tribo-tension life by more than 3 times, and, accordingly, operating costs are reduced.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document