船机SCR多路喷射控制系统技术方案

本发明专利技术公开船机SCR多路喷射控制系统，涉及在多台船用柴油机SCR装置的喷射控制技术，属于船机排气后处理系统领域。本发明专利技术是从船用多台柴油机的后处理需要出发，分别针对高压泵和普通泵提出了不同解决方案，主要区别在于普通泵需要外接入压缩空气，对喷出的尿素溶液进行辅助雾化；普通泵的喷嘴可由液体和气体两个输入口组成，压缩空气一般接入气体入口，而高压泵的喷嘴不需要气体入口，仅保留液体入口。本发明专利技术针对多路柴油机的排气后处理问题，提出了采用单泵+共轨管路进行尿素溶液喷射控制的方案，不仅能满足多路管路排气处理的需要，而且能减小系统的结构组成，缩减设备的重量，满足集成优化的需要，更好地提高该系统的舰船适装性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了船机SCR多路喷射控制系统，涉及在多台船用柴油机SCR装置的喷射控制技术，属于船机排气后处理系统领域。
技术介绍
2008年10月，IMO正式通过了MARPOL73/78附则VI的修正案《NOX技术规则》，对NOX排放提出了三个阶段的限制要求。随着船机排放法规的加严和世界航运业的发展，针对当前船用柴油机的排放水平，单靠机内净化已难以满足第三阶段对NOx的排放限值要求，机外控制技术的应用已是必然，因此，在船用排气后处理上SCR后处理技术是必然趋势。SCR(选择性催化还原)技术是指在富氧条件下，选用合适的催化剂，使还原剂与废气中NOx的化学反应被催化加速，同时抑制还原剂被排气中的氧气氧化。使SCR实现NOx的快速、高效还原主要取决于催化剂、还原剂和反应温度。一般而言，车载重型柴油机配有1台，民用船舶配有2～4台柴油机，大型舰船配有6～8台柴油机。而在传统SCR装置的设计中，喷射控制系统仅针对单个柴油机进行喷射控制，并没有涉及多台柴油机的复用。这对于舰船而言，不仅增加了舰用设计的负担、浪费了舱内空间，而且加大了舰载设备的重量。因此，本专利技术提出了一种多路SCR喷射控制系统的设计。
技术实现思路
本专利技术是针对船用多台柴油机的后处理需要，提供一种多路SCR喷射控制系统。船机SCR多路喷射控制系统，主要包括尿素柜，共轨管路，高压喷嘴，排气管路，手动阀A和B，过滤阀，高压喷射泵，脉动阻尼器，调压阀，电磁阀，减压阀，止回阀和三通阀，其中，尿素柜与高压喷射泵通过手动阀A、B和过滤阀连接，手动阀A设置在尿素柜下游，手动阀B设置在高压喷射泵的上游；脉动阻尼器安装在高压喷射泵的下游，用于消除喷射系统的管道内液体压力脉动的压力容器，稳定流体压力和流量，提高高压喷射泵的工作精度及喷射能力；尿素溶液经过高压喷射泵流出后，通过三通阀流入共轨管路进行分流，共轨管路后的喷射分路数量由舰船机舱布置的柴油机设定；共轨管路装有调压阀，用于监测喷射共轨管路的压力信息，并向控制系统反馈；共轨管路有输出接口，每个输出接口都对应单个喷射分路，喷射分路布置有电磁阀，减压阀、止回阀和高压喷嘴，减压阀用于调节喷射溶液进入高压喷嘴的压力，止回阀用于防止管路溶液的倒灌保证管路中的正压；高压喷嘴有液体入口，安装在各柴油机排气管路上，其朝向和排气流向保持一致；当共轨管路压力超过设定阀值，控制系统自动调节调压阀和电磁阀的工作状态，以保证管路喷射溶液的流量正常供应；控制系统根据柴油机喷射量和排气管路的位置信息，对喷射分路的电磁阀占空比或开闭时间进行分配，并安排个喷射分路的电磁阀工作时间及顺序，以满足共轨管路中尿素溶液的喷射需要，实现单泵对多路柴油机排气管路的后处理，包含电源箱，控制器，电源供电线路和通讯总线，电源箱提供控制系统的电源；传感器包括NOx传感器、温度传感器、压力传感器、压差传感器、扭矩传感器、转速传感器和液位传感器；控制系统选用现场总线CAN通讯或总线+I/O控制方式，控制器通过电磁阀调节管路流量的供应。所述的船机SCR多路喷射控制系统，尿素柜容积的大小由接入柴油机的数量决定，按一天连续工作时间来设定。所述的船机SCR多路喷射控制系统，高压喷射泵和高压喷嘴分别替换为普通喷射泵和普通喷嘴，通过外接入压缩空气，对喷出的尿素溶液进行辅助雾化，普通喷嘴由液体和气体两个输入口组成，压缩空气接入气体入口；控制系统增加对空气分路中的压缩空气电磁阀闭合的控制；压缩空气管路包含压缩空气源，电磁阀，手动阀和减压阀；其中压缩空气源由舰船的空气压缩机提供，压缩空气流量由柴油机的数量决定；压缩空气的电磁阀仅用于控制闭合，不考虑占空比及流量分配问题，重点在于空气分路中的减压阀对压缩空气的压力控制；普通喷嘴的设计增加压缩空气的管路接口，压缩空气的接入可在喷射管路中设计压缩空气接口，不局限在普通喷嘴上。所述的船机SCR多路喷射控制系统，控制系统实时接收多个柴油机的工况信号，包含扭矩、转速、排气流量和排气温度，根据柴油机排放特性，计算不同柴油机的排气管路中需要喷射的尿素溶液量；控制系统打开喷射管路中连接尿素柜的电磁阀并发送工作指令给喷射泵，使喷射泵开始工作，喷射泵按计算的喷射量吸取尿素溶液通过管路传输给共轨管路。综合上述，本专利技术针对多路柴油机的排气后处理问题，提出了采用单泵+共轨管路进行尿素溶液喷射控制的方案，不仅能满足多路管路排气处理的需要，而且能减小系统的结构组成，缩减设备的重量，满足集成优化的需要，更好地提高该系统的舰船适装性。附图说明图1为本专利技术的高压喷射泵系统图。图2为本专利技术的控制系统图。图3为本专利技术的普通喷射泵系统的压缩空气管路示意图。图4是本专利技术的普通喷射泵系统的喷射管路示意图。图中标号示意如下：P1-尿素柜，P2-共轨管路，P3-高压喷嘴，P4-排气管路，P6-普通喷嘴，P7-排气管路，V1-手动阀A，V3-手动阀B，V2-过滤阀，V4-高压喷射泵，V5-脉动阻尼器，V6-调压阀，V7-电磁阀，V8-减压阀，V9-止回阀，V10-三通阀，V11-手动阀，V13-减压阀，C1-电源箱，C2-控制器，D1-电源供电线路，t1-通讯总线，I1-I6为压缩空气的管路接口。具体实施方式本专利技术以集成优化、节省空间和优化资源为目标，针对多台船用柴油机的排气后处理问题，提供了单泵多输出的喷射系统的两套设计方案。(1)高压泵喷射方案如图1所示，本专利技术高压泵喷射系统，包括尿素柜P1，共轨管路P2，高压喷嘴P3，排气管路P4，手动阀A和B，过滤阀V2，高压喷射泵V4，脉动阻尼器V5，调压阀V6，电磁阀V7，减压阀V8，止回阀V9和三通阀V10。尿素柜P1与高压喷射泵V4通过手动阀A、B和过滤阀V2连接，手动阀A设置在尿素柜P1下游，手动阀B设置在高压喷射泵V4的上游，主要是因为舰船舱室的布置约束而定；尿素柜P1容积的大小由接入柴油机的数量决定，按一天连续工作时间来设定。脉动阻尼器V5用于消除管道内液体压力脉动的压力容器，稳定流体压力和流量，提高高压喷射泵V4的工作精度及喷射能力。尿素溶液经过高压喷射泵V4流出后，通过三通阀V10流入共轨管路P2进行分流，共轨管路后的喷射分路数量由舰船机舱布置的柴油机设定，一般为3～6路，每个喷射分路中接入可调电磁阀V7，减压阀V8和止回阀V9。共轨管路P2安装有调压阀V6，用于监测喷射共轨管路的压力信息，并向控制系统反馈；如果超过设定阀值，则调节管路压力，以保证管路喷射溶液的流量正常供应。如图2所示，控制系统包含电源箱C1，控制器C2，电源供电线路D1和通讯总线t1。电源箱C1用于提供控制系统的电源；控制器根据设计需要可选用嵌入式处理系统、单片机或PLC，军用级可选用加固机等；传感器的种类和常用SCR系统一样，包括NOx传感器、温度传感器、压力传感器、压差传感器、扭矩传感器、转速传感器和液位传感器；由于该系统控制对象的电磁阀、喷射泵和传感器较多，选用现场总线CAN通讯或总线+I/O控制方式。控制系统包含以下几个主要功能：1)显示多机SCR系统的工作状态及数据信息，有传感器、泵、阀件等数据与状态；2)喷射量的计算、分配与显示；3)喷射泵、共轨管路调压及喷射分路电磁阀的控制；4)尿素柜的监控及流量控制；5)传感器的超限设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
船机SCR多路喷射控制系统，其特征在于，主要包括尿素柜(P1)，共轨管路(P2)，高压喷嘴(P3)，排气管路(P4)，手动阀A(V1)和B(V3)，过滤阀(V2)，高压喷射泵(V4)，脉动阻尼器(V5)，调压阀(V6)，电磁阀(V7)，减压阀(V8)，止回阀(V9)和三通阀(V10)，其中，尿素柜(P1)与高压喷射泵(V4)通过手动阀A(V1)、B(V3)和过滤阀(V2)连接，手动阀A(V1)设置在尿素柜(P1)下游，手动阀B(V3)设置在高压喷射泵(V4)的上游；脉动阻尼器(V5)安装在高压喷射泵(V4)的下游，用于消除喷射系统的管道内液体压力脉动的压力容器，稳定流体压力和流量，提高高压喷射泵(V4)的工作精度及喷射能力；尿素溶液经过高压喷射泵(V4)流出后，通过三通阀(V10)流入共轨管路(P2)进行分流，共轨管路(P2)后的喷射分路数量由舰船机舱布置的柴油机设定；共轨管路(P2)装有调压阀(V6)，用于监测喷射共轨管路的压力信息，并向控制系统反馈；共轨管路有输出接口，每个输出接口都对应单个喷射分路，喷射分路布置有电磁阀(V7)，减压阀(V8)、止回阀(V9)和高压喷嘴(P3)；减压阀用于调节喷射溶液进入高压喷嘴的压力，止回阀用于防止管路溶液的倒灌保证管路中的正压；高压喷嘴仅保留液体入口，安装在各柴油机排气管路上，高压喷嘴的朝向和排气流向保持一致；当共轨管路压力超过设定阀值，控制系统自动调节调压阀(V6)和电磁阀(V7)的工作状态，以保证管路喷射溶液的流量正常供应；控制系统柴油机喷射量和排气管路的位置信息，对喷射分路的电磁阀占空比或开闭时间进行分配，并安排个喷射分路的电磁阀工作时间及顺序，以满足共轨管路中尿素溶液的合理喷射需要，实现单泵对多路柴油机排气管路的后处理，包含电源箱(C1)，控制器(C2)，电源供电线路(D1)和通讯总线(t1)，其中电源箱(C1)用于提供控制系统的电源；传感器包括NOx传感器、温度传感器、压力传感器、压差传感器、扭矩传感器、转速传感器和液位传感器；系统选用现场总线CAN通讯或总线+I/O控制方式；控制器(C2)通过电磁阀(V7)调节管路流量的供应。...

【技术特征摘要】
1.船机SCR多路喷射控制系统，其特征在于，主要包括尿素柜(P1)，共轨管路(P2)，高压喷嘴(P3)，排气管路(P4)，手动阀A(V1)和B(V3)，过滤阀(V2)，高压喷射泵(V4)，脉动阻尼器(V5)，调压阀(V6)，电磁阀(V7)，减压阀(V8)，止回阀(V9)和三通阀(V10)，其中，尿素柜(P1)与高压喷射泵(V4)通过手动阀A(V1)、B(V3)和过滤阀(V2)连接，手动阀A(V1)设置在尿素柜(P1)下游，手动阀B(V3)设置在高压喷射泵(V4)的上游；脉动阻尼器(V5)安装在高压喷射泵(V4)的下游，用于消除喷射系统的管道内液体压力脉动的压力容器，稳定流体压力和流量，提高高压喷射泵(V4)的工作精度及喷射能力；尿素溶液经过高压喷射泵(V4)流出后，通过三通阀(V10)流入共轨管路(P2)进行分流，共轨管路(P2)后的喷射分路数量由舰船机舱布置的柴油机设定；共轨管路(P2)装有调压阀(V6)，用于监测喷射共轨管路的压力信息，并向控制系统反馈；共轨管路有输出接口，每个输出接口都对应单个喷射分路，喷射分路布置有电磁阀(V7)，减压阀(V8)、止回阀(V9)和高压喷嘴(P3)；减压阀用于调节喷射溶液进入高压喷嘴的压力，止回阀用于防止管路溶液的倒灌保证管路中的正压；高压喷嘴仅保留液体入口，安装在各柴油机排气管路上，高压喷嘴的朝向和排气流向保持一致；当共轨管路压力超过设定阀值，控制系统自动调节调压阀(V6)和电磁阀(V7)的工作状态，以保证管路喷射溶液的流量正常供应；控制系统柴油机喷射量和排气管路的位置信息，对喷射分路的电磁阀占空比或开闭时间进行分配，并安排个喷射分路的电磁阀工作时间及顺序，以满足共轨管路中尿素溶液的合理喷射需要，实现单泵对多路柴...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鑫，游加慰，李绪禄，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11