用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法及装置制造方法及图纸

一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法及装置，在柴油机的运行全期间的各种运行状态下，测量获得该柴油机的燃油总消耗量、未燃烧燃油量、气缸油消耗量和空气消耗量，按照下列计算式得到柴油机的CO2气体总排放量：q mc＝(QMin/0.273)×99％×F，QMin＝(QF‑QR)×FC％+QC×CC％+QA×AC％，F＝(q mc1×H/1000)/((QMin/0.273)×99％)，q mc1＝u gas×c gas×q mew，qmew＝qmaw+qmf。本发明专利技术突破了MARPOL公约规定的E3试验循环类型的局限，增加了对气缸油消耗量和空气消耗量的测量，提供了全新的柴油机CO2气体排放量的计算方式，不仅提高了获得结果的精准度，而且实现了在柴油机工作全过程中对各种运行状态下CO2气体排放量的测试，能够用于试车磨合期间和变负荷过程，为降低和控制柴油机温室气体排放量起到指导作用。

Method and device for measuring CO2 gas emission of marine diesel engine

Measurement method and apparatus for CO2 gas emissions from marine diesel engine, running state of the diesel engine running in the whole period, measured the diesel fuel consumption, unburned fuel consumption, cylinder oil consumption and air consumption, according to the following formula of CO2 diesel gas total emissions: Q MC = (QMin/0.273) * 99% * F, QMin = (QF QR) * FC%+QC * CC%+QA * AC%, F (q = MC1 * (H/1000) / (QMin/0.273) * 99%), Q MC1 = u gas * c * q gas mew, qmew = qmaw+qmf. The invention breaks through the MARPOL Convention E3 test cycle type limitation, increase the measurement of cylinder oil consumption and air consumption, provides the calculation method of diesel engine CO2 emissions of the new, not only improves the accuracy of the results obtained, and realizes the measurement of CO2 emissions of various operation status the whole process in the diesel engine, can be used to test the running in period and load change process, in order to reduce and control the greenhouse gas emissions of diesel engine capacity to play a guiding role.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶柴油发动机性能的测量方法，特别涉及一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法及装置，属于柴油机

技术介绍
为了通过消除向海洋倾倒污染物、排放油类以及向大气中排放有害气体等造成的污染来保持海洋的良好生态环境，世界各国共同缔结了《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL73/78)，以达到将排放此类有害物质所造成的污染降至最低水平。MARPOL公约规定了船舶向环境排放有害废气物的限制标准，包括NOx、SOx、COx和THC等。船舶有害排放的主要来源是船用柴油发动机，因此船用柴油发动机被要求持有发动机国际防止空气污染证书(《EIAPP》)，发动机的发证程序包括，前期由柴油机制造厂提供测试数据并经主管机关批准，之后伴随整个船舶使用期。MARPOL公约规定了NOx排放要求及测试方法、SOx排放要求应使用的燃油种类和排放控制区等，但对温室气体CO2的排放目前没有具体要求。但是日前欧盟已经提出了船舶运行期间产生的温室气体排放的“监控，报告，验证(MRV)”法规。MARPOL公约的附则VI对防止船舶造成空气污染提出了要求，根据发动机应用的不同，以推进器原理运转的主发动机采用E3试验循环(见表1)，利用相关测量设备和方法计算出稳定负荷下温室气体的排放量。目前的船用柴油机气体排放数据评估和计算方法如下：在船舶NOX测量技术规则第5章中规定，1、废气排放的加权平均值所必须的往复式内燃机在稳定状态下的气体排放量的测量和计算方法；2、试验燃油的性能应予确定并记录，如果使用参考燃油，应提供该燃油的参照规则或规格以及燃油分析。对于气体排放评估，应对每种模式的至少最后60秒时间记录的数据作平均，每种模式中CO、CO2、HC、NOX和O2的浓度应根据平均记录数据和相应的零位和满量程检查数据确定。CO2和O2类的平均结果应精确到不少于小数点后两位(以％表示)，CO、HC和NOX类应至少精确到最接近整数位(以ppm表示)。表1应用于“按推进器原理运转的主、辅发动机”的试验循环在E3模式原始废气各成分排放质量流量按照第5章规定获取测量浓度和适用的ugas值，通过下述废气质量流量公式来计算排放气体质量流量：qmgas＝ugas·cgas·qmew(对其他气体)qmew＝qmaw+qmf其中：qmaw为吸入空气质量流量，kg/h，湿基，qmf为燃料质量流量，kg/h，qmgas为个别气体排放质量流量，g/h，ugas为废气成份密度和废气密度比率，查阅下列表2，cgas为原始废气中各成份的浓度，ppm，湿基，qmew为废气质量流量，kg/h，湿基，其他气体是指除NOX之外的气体。表2原始废气的系数ugas和燃料参数注：表中a)取决于燃料，b)λ＝2，湿空气，273K，101.3kPa。对于CO2测量，浓度通常以％报告，1.0％＝10000ppm。根据NOX测量技术规则，柴油机制造厂的台架试验装置在出厂时都同时对柴油机进行废气物排放量的测试。现有的测试装置见图1所示，油柜2中的燃油经过输送泵5进入柴油机1，入口处设置有燃油流量计6，测量出柴油机1的燃油总消耗量；柴油机1还连接回油流量计12，测量出柴油机1工作后未燃烧的燃油；燃油燃烧后产生的废气经过废气排气管路10排入大气，在该废气排气管路10上接入废气取样管3，采样废气经过加热的预过滤器4进入废气分析仪7，废气分析仪7测出包括NOx、SOx、COx等各种气体的含量，其中也包括温室气体CO2。由于现有测量方案是根据MARPOL公约设立的，而公约的柴油机废气测量和计算方法仅适合柴油机在稳定负荷状态下对排放的测量和计算，但是实际运行中柴油机的负荷是在不断变化的，例如柴油机具有磨合运行期、升负荷期和降负荷间，磨合运行期还有稳定和非稳定的两种运行状态，因此现有柴油机温室气体测量存在有无法适应柴油机整个运行过程中废气物排放量测量的不足，同时当前废气排放量计算不够精准，仅涉及燃油消耗单一因素，而实际上柴油机废气中CO2气体的来源不仅有燃油，还有气缸油和空气。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服MARPOL公约规定的气体排放测量方法只能适用于柴油机稳定负荷状态的局限性，提供一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法及装置，通过对影响柴油机温室气体排放的各种因素的全面测量，实现对船舶柴油发动机运行全过程中CO2气体排放的测量，达到精准、全状态、全过程的有益效果。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案如下：一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法，其特征在于：在所述船舶柴油发动机的运行全期间的各种运行状态下，测量获得该船舶柴油发动机的燃油总消耗量、未燃烧燃油量、气缸油消耗量和空气消耗量，按照下列计算式得到所述船舶柴油发动机的CO2气体总排放量：qmc＝(QMin/0.273)×99％×F，QMin＝(QF-QR)×FC％+QC×CC％+QA×AC％；式中，qmc为船舶柴油发动机的CO2总排放量，单位为kg，QMin为进入气缸的总碳量，单位为kg，QF为燃油总消耗量，单位为kg，QR为未燃烧燃油量，单位为kg，QC为气缸油消耗量，单位为kg，QA为空气消耗量，单位为kg，FC％为燃油含碳量质量比，CC％为气缸油含碳量质量比，AC％为环境空气的含碳量质量比，F为偏差系数。进一步地，所述的偏差系数的获得方法为，将所述船舶柴油发动机在稳定负荷状态下进行试验运行，按照MARPOL公约规定的E3试验循环类型，利用废气测试仪、燃油流量计和空气流量计测量并通过下列计算式得到偏差系数：F＝(qmc1×H/1000)/((QMin/0.273)×99％)，qmc1＝ugas×cgas×qmew，qmew＝qmaw+qmf，式中，F为偏差系数，qmc1为船舶柴油发动机试验运行产生废气中的CO2排放量，单位为g/h，H为试验运行时间，QMin为进入气缸的总碳量，单位为kg，ugas为废气成份密度和废气密度比率，cgas为原始废气中各成份的浓度，单位为ppm，湿基，qmew为废气质量流量，单位为kg/h，湿基，qmaw为船舶柴油发动机吸入空气质量流量，单位为kg/h，湿基，qmf为燃料质量流量，单位为kg/h。进一步地，所述的废气成份密度和废气密度比率ugas由查表得到，所述的原始废气中各成份的浓度cgas由废气测试仪测量和计算得到，所述的qmaw由空气流量计测量和计算得到，所述的qmf由燃油流量计测量和计算得到。进一步地，所述的燃油总消耗量QF由燃油流量计测量得到，所述的未燃烧燃油量QR由回油流量计测量得到，所述的气缸油消耗量QC由气缸油流量计测量得到，，所述的空气消耗量QA由空气流量计测量得到。进一步地，所述的燃油含碳量质量比FC％和气缸油含碳量质量比CC％由供应商提供的油料成分报告或者经过油料分析仪测量得到，所述的环境空气的含碳量质量比AC％由空气分析仪测量得到。进一步地，所述的船舶柴油发动机的运行全期间包括磨合运行期、升负荷期和降负荷间，所述船舶柴油发动机的各种运行状态包括稳定运行状态和非稳定运行状态。本专利技术的另一技术方案如下：一种用于上述测量方法的用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量装置，包括油柜、输送泵、用于测量所述柴油发动机燃油总消耗量的燃油流量计、用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法，其特征在于：在所述船舶柴油发动机的运行全期间的各种运行状态下，测量获得该船舶柴油发动机的燃油总消耗量、未燃烧燃油量、气缸油消耗量和空气消耗量，按照下列计算式得到所述船舶柴油发动机的CO2气体总排放量：qmc＝(QMin/0.273)×99％×F，QMin＝(QF‑QR)×FC％+QC×CC％+QA×AC％；式中，qmc为船舶柴油发动机的CO2总排放量，单位为kg，QMin为进入气缸的总碳量，单位为kg，QF为燃油总消耗量，单位为kg，QR为未燃烧燃油量，单位为kg，QC为气缸油消耗量，单位为kg，QA为空气消耗量，单位为kg，FC％为燃油含碳量质量比，CC％为气缸油含碳量质量比，AC％为环境空气的含碳量质量比，F为偏差系数。

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法，其特征在于：在所述船舶柴油发动机的运行全期间的各种运行状态下，测量获得该船舶柴油发动机的燃油总消耗量、未燃烧燃油量、气缸油消耗量和空气消耗量，按照下列计算式得到所述船舶柴油发动机的CO2气体总排放量：qmc＝(QMin/0.273)×99％×F，QMin＝(QF-QR)×FC％+QC×CC％+QA×AC％；式中，qmc为船舶柴油发动机的CO2总排放量，单位为kg，QMin为进入气缸的总碳量，单位为kg，QF为燃油总消耗量，单位为kg，QR为未燃烧燃油量，单位为kg，QC为气缸油消耗量，单位为kg，QA为空气消耗量，单位为kg，FC％为燃油含碳量质量比，CC％为气缸油含碳量质量比，AC％为环境空气的含碳量质量比，F为偏差系数。2.根据权利要求1所述的用于船舶柴油发动机CO2气体排放的测量方法，其特征在于：所述的偏差系数的获得方法为，将所述船舶柴油发动机在稳定负荷状态下进行试验运行，按照MARPOL公约规定的E3试验循环类型，利用废气测试仪、燃油流量计和空气流量计测量并通过下列计算式得到偏差系数：F＝(qmc1×H/1000)/((QMin/0.273)×99％)，qmc1＝ugas×cgas×qmew，qmew＝qmaw+qmf，式中，F为偏差系数，qmc1为船舶柴油发动机试验运行产生废气中的CO2排放量，单位为g/h，H为试验运行时间，QMin为进入气缸的总碳量，单位为kg，ugas为废气成份密度和废气密度比率，cgas为原始废气中各成份的浓度，单位为ppm，湿基，qmew为废气质量流量，单位为kg/h，湿基，qmaw为船舶柴油发动机吸入空气质量流量，单位为kg/h，湿基，qmf为燃料质量流量，单位为kg/h。3.根据权利要求2所述的用于船舶柴油...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，王磊，邓高雄，
申请(专利权)人：上海中船三井造船柴油机有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31