船用发动机燃烧空气、机舱通风、废气涡轮增压系统概览

2017-04-23

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简要介绍船用中速发动机燃烧空气、机舱通风、废气涡轮增压和排气系统。含系统经典配置和典型数据，以及通风量、燃烧空气量、废气流速和排气管校验基准，参数选择以及相关流程系统综合概览。

 




上图为船用发动机燃烧空气,废气涡轮增压与排气系统的几种配置型式。左图Fig 1为经典配置，几乎适合所有船舶类型和各种应用场景需求。特点是发动机从机舱直接吸气，因此系统运行过程受外界干扰较少，涡轮增压器的进气温度和空气质量稳定因而易于采用标准发动机，但需要额外布置专门通风机和较大通风结构管道，机舱通风机布置和燃烧空气的合理分配务必注意。
中图Fig 2发动机废气涡轮增压器通过专用吸气管道从机舱外引入新鲜空气，主要适合海洋平台、极地营运的船舶等一些特殊场景要求，这往往要对发动机进行改动。进风口务必设置合规的空气滤网进行除尘除水。为防止通风管道异物、锈蚀固形物等进入发动机引起严重机损事故，建议管道采用不锈钢建造，内部应尽量避免设置可拆部件防止长期振动脱落意外损害。发动机高负荷运行时管道阻力可能过大产生较大负压，需设置背压测量接口定期监测。通风管道也需要需合理设置的清洁和检修口，以便维护保持系统始终工作在最佳状态。极寒天气为防止冷凝现象管道有必要包保温层，管道低位也应有泄放口防止冷凝水进入发动机。本方案优点是无需为发动机设置大流量专用通风机，极地工况无需燃烧空气预热系统从而大幅降低发动机对外部通风系统的依赖，降低了系统总成本、系统复杂度以及通风系统和预热能耗，特别是极寒天气的燃烧空气预热需求，但对系统设计建造要求较高。
右图Fig 3为发动机内部涡轮增压系统配置简图，含废气旁通，增压空气旁通，各节点典型温度参数，不过应注意这些参数受环境条件和机型不同可能有较大变化。







上图为机舱通风量，燃烧空气量和气体流速计算方法，计算基准仅供参考，客户可按实际需求进行调整，但务必充分考虑评估各种极端工况的个性化需求。







上图为发动机燃烧空气系统、冷却水、滑油系统流程总览。增压中冷器换热、燃烧做功、滑油系统等产生的废热通与冷却水系统发生热交换，从而持续的带走多废热维持系统的平衡，保证发动机持续稳定运行。