SCR反应器对船用柴油机性能影响仿真分析

以某船用中速柴油机为仿真对象,利用AVL_Boost软件建立带有SCR反应器的整机模型,分析SCR反应器对柴油机性能影响。结果表明,在E3和D2工况下,SCR反应器所产生的压降随转速和负荷率的增大,呈线性化增大。加入SCR反应器对柴油机的经济性和动力性均有所降低,除E3额定况点外,其余工况点降低幅度均小于5%。通过对SCR反应器的仿真分析,可对该型柴油机SCR反应器的选型设计有一定指导意义。     

O_3协同SCR处理船舶柴油机废气排放的试验

为提高船用柴油机低负荷下选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)反应器的NO_x转化率,采用O_3协同SCR进行排气处理试验研究。试验研究结果表明:柴油机在40%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器不工作的情况下,排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比得以提高;柴油机在20%负荷率工况下,NO_2/NO浓度比达到30%。同时,O_3可有效地降低柴油机烟度(K值)和HC的排放,其排放浓度与注入O_3前相比,最高降幅分别达到51%和19.1%。柴油机在30%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器按氨氮比1∶1的标定尿素喷射量喷入尿素时,SCR反应器前的排气管注入O_3与注入O_3前相比,SCR反应器中NO_x转化率得以提高,最高增幅达到32.1%。主要原因在于排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比升高,促进SCR反应器中NO_x催化还原的快速反应。排气管注入O_3后,在SCR反应器工作的情况下,SCR反应器后的烟度(K值)降低,HC排放也稍有降低。试验表明:O_3协同SCR有利于柴油机在低负荷下提高SCR反应器的NO_x转化率。     

船用柴油机高压SCR系统强度及变约束分析

选择性催化还原(SCR)系统在工作时会承受重力、内压、高温负荷和腐蚀性气体的作用，这些因素直接影响系统的安全可靠运转，有必要采用合理的方式对其进行强度校核。以某型柴油机高压SCR系统为例，对其强度进行仿真分析，结果表明：管道两端法兰的轴向位移均高于径向位移，计算点距离固定支撑点越远，轴向位移越大；柴油机高压SCR系统经应力线性化处理，在垂直和倾斜工况下的应力强度整体低于3倍许用应力S_m；不同约束方式下反应器支撑的应力强度差别较大，底面约束状态下的应力强度整体大于侧面约束状态。     

某船用柴油机SCR系统匹配性能试验分析

针对某船用柴油机,在D2试验循环模式下进行原机和加装SCR系统后的性能对比试验,分析SCR反应器在无尿素喷射时对柴油机排气特性和经济性的影响,同时还分析按氮氨比为1∶1进行尿素喷射时SCR系统的工作性能。试验结果表明:柴油机安装SCR系统后,排气背压和排气温度均有所上升;经济性略有下降,额定工况下降低幅度在1%左右;虽然增压器后NOX排气浓度增大,但NOX质量流量下降幅度较大,额定工况下降幅度为12.3%,尿素基本喷射量标定计算应以加装SCR反应器后的柴油机排气参数为依据;NOX加权比排放由原机的12.63 g/k Wh降低到11.52 g/k Wh,降低了8.7%。按氮氨比为1∶1的比例进行尿素喷射时,SCR系统能满足Tire III的NOX排放限值要求。研究结果可为SCR系统设计和尿素喷射量的标定提供一定的指导依据。     

某船用柴油机SCR反应器含氮化合物的浓度场特性

建立船用柴油机选择性催化还原(SCR)反应器模型,研究船用柴油机在1 000 r/min、75%负荷工况下SCR反应器内部含氮化合物(HNCO、NH_3、NO、NO_2)的浓度场特性。研究结果表明:HNCO水解是尿素SCR系统产生NH_3的重要来源,其水解速率远高于NO、NO_2和NH_3的反应速率;在SCR反应器前端,随着时间推移,NH_3浓度先升高再急剧下降至稳定状态,而在中后端则呈现相反现象;NO和NO_2在SCR反应器前端基本不反应,而在SCR反应器中后端随时间推移基本呈先降后升的趋势;HNCO、NH_3、NO和NO_2在典型横截面的浓度分布均呈不均匀的"十"字形分布,且大都呈现截面中心及边界中线周围浓度较高而截面4个对角浓度较低的分布规律。     

某船用柴油机排气管路流动分析及均匀性评估

[目的]船舶柴油机选择性催化还原(SCR)反应器的NOx转换效率受其入口流场均匀性的影响。为优化柴油机排气管路设计,提高其转换效率,有必要建立合理的入口流场均匀性评价体系。[方法]以某船用柴油机排气管路为研究对象,首先,在额定工况下对其流动特性进行分析;然后,在此基础上进一步通过引入多项评价指标,从不同的角度对SCR反应器入口流场均匀性进行评估,并对各评价指标之间的差异性与适用性进行探讨。[结果]结果表明,管道弯折、突变部位的压力损失约占排气系统的20%,且SCR反应器入口前的弯折对其入口流场均匀性的影响较大,局部最大不均匀度高达19.96%。[结论]研究显示,为提高入口流场均匀性,SCR反应器入口面应与弯折、突变部位保持一定的距离;对于船用柴油机排气系统,均匀性指数γ值和局部面积最大不均匀度δ更能切实地评价SCR反应器入口流场均匀性。研究结果可为合理评估流场均匀性提供重要参考依据。     

双体船波浪载荷及强度计算分析

双体船在横浪与斜浪中会遭受比较严重的横向弯矩和扭转力矩作用,此时双体船的强度对其安全性至关重要。本文采用波浪直接计算方法对本船在航行海区进行波浪载荷长期预报,得到各强度工况计算设计波。采用直接计算方法对双体船进行了总纵强度、横向强度和扭转强度的整船有限元分析,对计算结果分析该船在各工况下的应力分布,结果表明该船结构强度满足要求,但高盈利区域出现在抗扭箱与片体连接处,针对该危险区域提出修改方案,为其他类似船舶设计提出参考意见。     

自升式钻井平台中钻台结构强度分析研究

以某自升式钻井平台的钻台结构为计算对象,对其结构强度分析方法进行探讨。以有限元分析软件为手段,按照美国钢结构技术（AISC）规范和美国船级社（ABS）规范中的标准要求,分别校核了钻台在静载工况、作业工况、滑移工况、拖航工况下的结构强度,并对该计算方法进行对比评估,证明计算结果满足工程计算要求。     

119m浮船坞结构强度计算分析

依据CCS浮船坞相关规范,对总长119 m的浮船坞进行3种工况下整船总纵强度直接计算和2种工况下横向强度直接计算,依据规范对浮船坞屈曲强度进行校核,结果表明,该浮船坞总纵、横向强度及屈曲强度均满足规范要求。     

基于区间约束GPC的船舶SCR脱硝系统多工况控制

不同工况下的船舶柴油机脱硝系统具有很强的非线性和时变性，常用的单一控制器难以准确控制，因此对船舶选择性催化还原（SCR）脱硝系统进行自适应控制研究尤为重要。从SCR的反应微分方程入手，建立船舶柴油机SCR脱硝系统的机理模型，并通过模型仿真的离线数据辨识建立不同工况下该系统的ARMAX模型；设计基于该模型的广义预测控制器以实现多工况的自适应控制。考虑到执行机构的使用寿命，加入区间约束算法，提出并设计带区间约束算法的广义预测控制（GPC）控制器。研究结果表明：与传统的GPC和模型预测控制（MPC）控制器相比，带区间约束的GPC控制器不仅能在变工况时保持较高的脱硝率，而且能显著减少执行器的动作次数，从而提高船舶柴油机SCR脱硝系统的使用寿命。     

基于接触理论的法兰式液压联轴器结构强度分析

为了对某型船用液压联轴器进行改进设计,基于非线性接触理论,建立该型船用法兰式液压联轴器接触有限元分析模型,分别对其装配过程及最大负载工况进行结构强度分析,计算得到各工况下联轴器的应力分布。计算结果表明,该液压联轴器结构强度满足设计要求,但在外套内孔法兰端尖角处出现应力集中的现象。     

基于CFD UV反应器的优化设计与仿真

为提高紫外线船舶压载水器的处理效率,在现有紫外线压载水处理技术的基础上,通过优化反应器进出口设计和紫外线灯管的布置方案,使水流在反应器内部的流场得到改善,紫外线辐照强度在反应器截面上的分布更加均匀,进而提高反应器的处理效率。通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真,验证该方案的可行性。结合仿真结果,提出进一步提高紫外线反应器处理效率的建议。     

船用低速柴油机SCR系统的设计优化与试验分析

由于船舶机舱空间狭小,因此布置用于二冲程柴油机的SCR反应器和其管道较为困难.利用CFD模拟了在100％负荷下SCR反应器之前的尿素雾滴和排气的混合过程.模拟结果表明,当6S35ME-B9 SCR系统的旋转角和护盖展开角分别为15°和75°时,尿素与排气在较短的距离内能够形成良好的混合,并且整个系统压降小于1.4 kPa.对安装有SCR系统的6S35ME-B9柴油机进行了 100 h的测试,结果表明NOx排放从18.15 g/kWh降低到3.17 g/kWh.针对6S35ME-B9柴油机的SCR系统的设计和试验可以为实船上的SCR系统提供理论和应用基础.     

某船用柴油机连杆螺栓有限元强度校核

以某V8柴油机为研究对象,依照设计图纸在ABAQUS有限元计算软件中建立连杆装配体有限元模型,按实际接触关系定义接触对,一共定义了11个接触对,4个螺栓绑定约束。对连杆螺栓在2种极限工况下进行有限元计算,分别为气缸在最大爆发压力下的工况和连杆受最大拉力时的工况,并对计算结果根据第4强度理论进行强度校核。校核结果显示,疲劳安全系数大于许用安全系数,该连杆螺栓在额定工况下是安全的。     

双体客船波浪载荷及强度计算分析

双体船在横浪与斜浪中会遭受比较严重的横向弯矩和扭转力矩载荷作用,此时双体船的强度对其安全性至关重要。采用波浪直接计算方法对船舶在航行海区进行波浪载荷长期预报,得到各工况计算设计波。采用直接计算方法对双体船进行了总纵强度、横向强度和扭转强度的整船有限元分析,通过计算结果分析船舶在各工况下的应力分布,结果表明,船舶的结构强度满足要求,但高应力区域出现在抗扭箱与片体连接处,针对该危险区域提出修改方案,为其他类似船舶设计提出参考意见。     

低速柴油机SCR系统吹灰装置喷孔效应有限元分析

以MAN BW 6S35ME-B9低速柴油机SCR反应器的吹灰装置为研究对象,研究吹灰装置的空间布置以及工况,建立吹灰装置喷孔的几何模型,分析喷孔在系统中的吹灰过程,建立喷孔的有限元模型。采用N-S方程以及Realizable k-ε两方程湍流模型,对喷孔进行有限元计算,采用速度与压力耦合的Coupled方法进行求解。分别模拟计算了孔径、压力、耗气量、气耗比、吹扫范围的关系,总结出孔径与喷射压力对于吹灰装置性能的影响,为吹灰装置的优化设计提供参考依据。     

海水塔结构强度分析

提出独立海水塔结构的有限元计算分析方法,运用SACS软件对某自升式风电安装平台的独立海水塔式提升系统的结构进行建模分析,对该桁架式结构在工作工况和拖航工况时的结构强度进行校核,并采用谱疲劳分析方法对该海水塔结构进行疲劳强度分析及评估。本文的方法和结论可为类似海水塔结构的设计、强度计算及校核提供参考。     

船舶废气高压SCR系统管路应力分析计算

船舶废气选择性催化还原技术（SCR）作为柴油机废气中高温氮氧化物处理的主要方法,近几年被广泛应用在海洋运输行业。SCR系统管路的合理设计对于保障船舶SCR系统安全稳定运行起到至关重要的作用。以MAN 7S50ME低速主机系统为例,在考虑高压SCR系统管路受内、外部载荷及工况等因素下,对高压SCR系统管路在不同工况载荷下对各个受力点进行管路膨胀量分析、应力分析,分析薄弱点,调整固定支撑点、滑动支撑点及膨胀节等局部的结构,最终确定满足台架试验的系统管路。     

海上风机吊装船全船结构强度分析

以海上风机吊装作业船为对象,采用MSC.PATRAN软件建立全船结构有限元模型;通过该船的运输、安装等不同作业状况的分析,确定典型计算工况,并进行典型工况下的载荷分析和计算工作;对该船在典型工况下的应力进行计算和分析,得到了全船详细应力分布、变形情况。计算结果可以为海上风机吊装作业船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义。     

新型海底整平清淤平台总强度分析的关键技术

深中通道建设采用了中部大月池开孔的回字形浮式平台用于海底整平清淤工作，基于整平清淤平台的设计开发，分析确定回字形浮体结构设计的控制载荷工况，预报各控制设计工况的波浪载荷，并计算各工况下平台的结构总强度，探讨回字形浮式结构设计应关注的重点关键区域。梳理针对该类型浮式结构总强度直接计算的方法。结果表明，对于带有大开口的回形浮式结构，总强度计算中应重点关注结构整体扭转工况，结构设计中可采用在浮体角隅处设置抗扭箱型结构提高整体的抗扭能力。该研究可为回字形浮式结构或相似海洋工程结构物的结构设计提供参考。