一种船用低速柴油机Tier III性能的模拟测试方法技术

一种船用低速柴油机Tier III性能的模拟测试方法，该船用低速柴油机包括母型机和子型机，其特征在于：所述子型机的废气通过排气集管后直接进入增压器，在所述排气集管连接增压器的管路中设置一节流孔板，用以替代和模拟HPSCR装置的“喉口”功能，实现Tier III状况下的性能模拟测试以及Tier III状况下的柴油机性能参数验证，根据柴油机热力学原理以及Tier III状况下柴油机性能数据，计算出节流孔板的节流孔直径。本发明专利技术采用节流孔板来模拟Tier III状况下柴油机性能数据，实现了不安装HPSCR装置，即可完成柴油机Tier III状况下的性能参数模拟测试以及柴油机的性能参数验证，从而避免了由安装HPSCR装置所带来的诸多不利影响，适用于安装HPSCR装置船用低速柴油机机组其子型机车间台架试验。

【技术实现步骤摘要】
一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法
本专利技术涉及一种船用低速柴油机性能的测试方法，具体涉及一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，属于柴油机

技术介绍
随着TierIII排放法规的实施，2016年1月1日以后新造的船用低速柴油机在排放控制区域需要满足TierIII排放规范，船用低速柴油机必须满足TierIII排放规范已是大势所趋。HPSCR(高压选择性催化还原)是解决船用低速柴油机TierIII排放达到规范的一个非常有效技术措施，目前广泛应用TierIII排放船用低速柴油机之中。对于安装HPSCR装置的船用低速柴油机，如图1所示，当柴油机4需要满足TierIII排放规范时，HPSCR废气排出控制阀1和HPSCR废气排出控制阀3打开，增压器废气进入控制阀2关闭，柴油机废气通过HPSCR装置发生选择性催化还原反应后再经过增压器5，在HPSCR装置中进行选择性催化还原将废气中的氮氧化物还原为氮气，从而满足TierIII排放规范要求。当柴油机4只需要满足TierII排放规范时，HPSCR废气进入控制阀1和HPSCR废气排出控制阀3将关闭，增压器废气进入控制阀2打开，柴油机废气将不经过HPSCR装置直接进入增压器5。根据国际海事组织MARPOL公约相关法规，同一配置的一个船用低速柴油机机组，可以仅在母型机(首台机)上进行柴油机排放测试，但需要对其子型机的性能参数进行验证，以确认其子型机是否符合该柴油机机组要求。这样，对于带HPSCR装置的船用低速柴油机机组来说，当其子型机在车间进行台架试验与性能调试时，为了验证该柴油机TierIII状况下的性能参数是否符合其相关机组要求，尽管不需要测试柴油机排放，但为了模拟柴油机TierIII状况的性能状况，仍然需要安装完整HPSCR装置。由于HPSCR装置体积庞大，占用空间大，安装与调试周期相对较长，并且HPSCR装置在车间台架试验后还需要再拆除发送船厂安装，这样将耗费大量的金钱与时间。此外由于其体积庞大，HPSCR装置的布置也将会影响其他相关车间试验台位的柴油机调试与试验，因此子型机在车间台架试验时如果也安装完整的HPSCR装置，势必影响其它柴油机的正常调试。因此，对于安装HPSCR装置的船用低速柴油机机组来说，在其子型机的车间台架试验时，如何在不安装HPSCR装置的情况下，同样实现其子型机的性能参数验证，就成为船用低速柴油机生产过程中的一个难题与挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决带HPSCR装置的船用低速柴油机机组，在其子型机车间台架试验中进行TierIII性能状况模拟时，需要安装完整的HPSCR装置所面临的诸多困难与不便，提出一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，实现在车间台架试验时其子型机能够不需要安装HPSCR装置，即可完成柴油机TierIII状况下的性能参数模拟测试以及柴油机的性能参数验证，从而避免了由安装HPSCR装置所带来的诸多不利影响。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案如下：一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，该船用低速柴油机包括母型机和子型机，其特征在于：所述子型机的废气通过排气集管后直接进入增压器，在所述排气集管连接增压器的管路中设置一节流孔板，用以替代和模拟HPSCR装置的“喉口”功能，实现TierIII状况下的性能模拟测试以及TierIII状况下的柴油机性能参数验证。进一步地，所述的节流孔板的节流孔直径通过下列公式来确定：Ft＝Frest×αt，当Πt1或时，Dt1或当Πt1或时，其中，D为节流孔板的节流孔直径，单位为cm，S为节流孔板节流孔对应面积，单位为cm2，Fc为节流孔板流量系数，取0.8，Fs为节流孔板的有效流通面积，Qt为柴油机废气质量流量，单位为kg/s，Pm为大气压力，常数，单位为kgf/cm2，Dt1为母型机HPSCR装置质量流量函数，即节流孔板废气质量流量函数，Pe1为母型机TierIII状况下HPSCR进口处废气压力，即节流孔板前所用来计算的废气压力，单位为kgf/cm2，Pe2为母型机TierIII状况下增压器前废气压力，单位为kgf/cm2，Te1为母型机TierIII状况下HPSCR进口处废气温度，即节流孔板前所用来计算的废气温度，单位为℃，Te2为母型机TierIII状况下增压器前废气温度，单位为℃，Ft为增压器有效透平流通面积，Frest为增压器透平当量面积，可以从增压器的透平特性曲线中得到，αt为流量系数，可以从增压器的透平特性曲线中得到，Pb1为母型机TierIII状况下增压器后背压，单位为kgf/cm2，Kt为废气气体常数，取1.36，g为重力加速度，单位为m/s2，R为废气气体常数，单位为kgf/kgK，取29.27kgf/kgK。进一步地，所述的柴油机废气质量流量Qt从柴油机设计参数中得到。进一步地，所述的柴油机废气质量流量Qt采用所述母型机TierIII状况下所计算的废气质量流量。与现有技术相比，本专利技术采用节流孔板来替代和模拟HPSCR装置对柴油机性能参数的影响，通过柴油机热力学原理计算出节流孔板尺寸，从而达到模拟柴油机TierIII状况下的运行效果，从而解决了带HPSCR装置柴油机机组其子型机车间台架试验时，必须安装HPSCR装置来模拟柴油机TierIII性能状况的问题，达到了柴油机TierIII状况性能模拟，以及柴油机性能参数验证的目的。附图说明图1是在TierIII状况下带HPSCR装置的船用低速柴油机的示意图。图2是本专利技术的测试状态示意图。图中，1——HPSCR废气进入控制阀，2——增压器废气进入控制阀，3——HPSCR废气排出控制阀，4——柴油机，4.1——子型机，5——增压器，6——节流孔板。具体实施方式本专利技术所述的一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，适用于安装HPSCR装置船用低速柴油机机组其子型机车间台架试验。以下进一步分析HPSCR装置在柴油机TierIII状况下所起的作用，以及对柴油机性能参数的影响。柴油机运行在TierIII状况时，如图1所示，HPSCR废气进入控制阀1和HPSCR废气排出控制阀3打开，增压器废气进入控制阀2关闭，柴油机废气经过HPSCR装置发生选择性催化还原反应后进入增压器5。柴油机废气经过HPSCR装置时，柴油机废气会存在废气能量与压力损失，由于废气在HPSCR装置中所发生的选择性催化还原反应为放热反应，该放热反应产生的热量能够补偿柴油机废气经过HPSCR装置所带来的热量损失，此外根据柴油机性能试验表明，通过HPSCR废气进入控制阀1与HPSCR废气排出控制阀3的柴油机废气的温度基本上是一致的，也就是说可以忽略柴油机废气经过HPSCR的温度变化，仅需要考虑柴油机废气经过HPSCR装置产生的压力损失。因此，对于安装HPSCR装置的柴油机机组，其子型机在车间台架试验时，如果要免除安装HPSCR装置而实现TierIII状况下柴油机性能测试模拟，就要寻找一种替代方法来模拟HPSCR装置对柴油机性能参数带来的相关影响。在这种情况下，可以将HPSCR装置看作为一个绝热封闭管道，或进一步简化为一个“喉口”或“喷嘴”，这样根据柴油机热力学原理以及TierIII状况下柴油机性能数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船用低速柴油机Tier III性能的模拟测试方法，该船用低速柴油机包括母型机和子型机，其特征在于：所述子型机的废气通过排气集管后直接进入增压器，在所述排气集管连接增压器的管路中设置一节流孔板，用以替代和模拟HPSCR装置的“喉口”功能，实现Tier III状况下的性能模拟测试以及Tier III状况下的柴油机性能参数验证。

【技术特征摘要】
1.一种船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，该船用低速柴油机包括母型机和子型机，其特征在于：所述子型机的废气通过排气集管后直接进入增压器，在所述排气集管连接增压器的管路中设置一节流孔板，用以替代和模拟HPSCR装置的“喉口”功能，实现TierIII状况下的性能模拟测试以及TierIII状况下的柴油机性能参数验证。2.根据权利要求1所述的船用低速柴油机TierIII性能的模拟测试方法，其特征在于：所述的节流孔板的节流孔直径通过下列公式来确定：Fs＝S×FcFt＝Frest×αt，当或时，Dt1或当或时，其中，D为节流孔板的节流孔直径，单位为cm，S为节流孔板节流孔对应面积，单位为cm2，Fc为节流孔板流量系数，取0.8，Fs为节流孔板的有效流通面积，Qt为柴油机废气质量流量，单位为kg/s，Pm为大气压力，常数，单位为kgf/cm2，Dt1为母型机HPSCR装置质量流量函数，即节流孔板废气质量流量函数，Pe1为母型机TierIII状况下HPSCR进口处废气压力，即节流孔板前所用来计算的废气压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓高雄，刘聪，王煜，
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