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。     

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。     

低速电喷柴油机SCR反应器强度有限元分析

以STX-MAN 6S35ME-B9船用低速柴油机排气管尾部加装的SCR设备的反应器为研究对象,对该型SCR反应器进行多种工况的有限元强度计算,着重分析船舶在横摇22.5°时SCR反应器的最大等效应力以及安全系数。计算表明,各种工况下该反应器的设计满足强度要求,该结果对于SCR反应器在实船上的安装方案提供了依据。     

船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制仿真

选择性催化还原技术是一种柴油机尾气排放后处理技术。针对船舶柴油机SCR系统非线性、难以建模与控制的特点,分析系统内部的化学反应,根据能量和质量守恒确定各状态量满足的微分方程,建立SCR系统数学模型,并验证其特性。为了实现SCR系统的控制目标,即在保证NH_3逃逸量不超过限定值的前提下,尽可能提高NO_X转化率,以NH_3逃逸量为约束输出,NO_X出口浓度为控制输出,氨喷射量为控制变量,设计了非线性模型预测控制器,实时计算系统所需尿素喷射量。试验仿真表明了非线性模型预测控制器的有效性,稳态工况和瞬态工况下NO_X转化率分别达到了93.803%和91.760%,NH3逃逸量均低于10 ppm,满足Tier Ⅲ标准对船舶柴油机尾气氮氧化物排放的限制。     

船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制仿真

选择性催化还原技术(selective catalytic reduction)是一种柴油机尾气排放后处理技术。针对船舶柴油机SCR系统非线性、难以建模以及难以控制的特点,分析系统内部的化学反应,根据能量和质量守恒确定各状态量满足的微分方程,建立SCR系统数学模型,并验证其特性。为了实现SCR系统的控制目标,即保证NH3逃逸量不超过限定值的前提下,尽可能提高NOX转化率,以NH3逃逸量为约束输出,NOX出口浓度为控制输出,氨喷射量为控制变量,设计了非线性模型预测控制器,实时计算系统所需尿素喷射量。实验仿真表明了非线性模型预测控制器的有效性,稳态工况和瞬态工况下NOX转化率分别达到了93.803%和91.760%,NH3逃逸量均低于10ppm ,满足Tier III标准对船舶柴油机尾气氮氧化物排放的限制。     

某船用柴油机SCR 反应器含氮化合物的浓度场特性

建立了船用柴油机SCR (Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原) 系统模型，研究了船用柴油机在1000 r/min、75%负荷工况下，SCR系统含氮化合物（HNCO、NH3、NO、NO2）的浓度场特性。研究结果表明：HNCO水解是尿素SCR系统产生NH3的重要来源，其水解速率远高于NO、NO2、NH3的反应速率；在SCR前端，随时间的推移，NH3浓度先升高再急剧下降至稳定状态，在中后端则呈现相反的现象；NO、NO2在SCR前端基本不反应，在SCR中后端，随着时间的推移，基本呈先降后升的趋势；HNCO、NH3、NO、NO2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、截面四个对角浓度较低的分布规律。     

风暴和作业状态下海洋自升式平台桩腿结构强度研究

利用ABAQUS/AQUA有限元软件,对某一典型倒K型桁架式桩腿在风暴和钻井作业载荷工况下结构强度进行了线性和非线性计算,获得了弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移整体分布;详细分析了载荷方向对弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移的影响;参考规范选取确定材料许用应力,对结构强度进行了校核。采用梁单元B31及矩形截面属性建立齿条板模型,并将其与弦管通过TIE单元进行绑定约束,模拟弦杆的真实结构,根据海流方向与弦杆夹角选择相应的水动力拖曳系数。     

Leg Structural Strength Study of Offshore Jack-Up Unit under Storm and Drilling Condition

利用ABAQUS/AQUA有限元软件,对某一典型倒K型桁架式桩腿在风暴和钻井作业载荷工况下结构强度进行了线性和非线性计算,获得了弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移整体分布;详细分析了载荷方向对弦杆、斜撑和水平撑杆的应力和位移的影响;参考规范选取确定材料许用应力,对结构强度进行了校核.采用梁单元B31及矩形截面属性建立齿条板模型,并将其与弦管通过TIE单元进行绑定约束,模拟弦杆的真实结构,根据海流方向与弦杆夹角选择相应的水动力拖曳系数.     

基于SCR技术提升船用柴油机技术及应用控制措施

随着全球日益重视环境环保意识的逐渐增强,船用柴油机上配备排放装置采用SCR机外净化技术,全球市场前景下应用船用柴油机SCR技术控制船舶柴油机NOx排放技术处理装置,有效降低船舶尾气氮氧化物的排放量,通过分析SCR技术设计原理、装置结构、关键设备催化反应器工作流程处理系统,降低NOx的影响机理,控制船用柴油机电控单体泵、高压共轨排放的有害污染物、气体,满足排放法规和日益严重排放的环境保护要求。     

基于三步法—船舶二级脱硝系统的控制设计

选择性催化还原(SCR)是一种被广泛应用于船舶柴油机尾气排放NO_x的后处理技术，但SCR脱硝系统具有大惯性、非线性以及不确定性的特点，使得常规控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。以船舶柴油机的SCR脱硝系统为研究对象，搭建船舶二级脱硝系统模型，并设计三步法非线性控制器来跟踪氨覆盖率目标值；分析经济、标准、超载等3种工况下的脱硝率和氨逃逸量。结果表明：基于提出的三步法—船舶二级脱硝控制器，可进一步提高脱硝率、降低氨逃逸量。     

柴油机高压油泵的调试及其案例分析

高压油泵是柴油机的心脉，它的工作状况直接影响柴油机的功率和性能，无论何时均要求其取在良好的工作状态。高压油泵的调试步骤：柱塞偶件的检查和修复→调速器的检查及修复→供油时刻的检查及校正→各缸供油量的检查及校正→停止供油转速的检查及校正→转速稳定的检查和校正；高压油泵的调试方法分：柴油机上调法和油泵试验台上调法，前者精确性低，一般在施工现场没有油泵试验台的情况下使用；而后者精度高，能准确调好各缸供油量均匀、供油间隔角、最大供油量、停止供油转速等，在条件允许的情况下我们应选择后者，定期对高压油泵进行检验、调试，无论何时使高压油泵取在良好的工作状态，确保柴油机正常工作取得良好效率。     

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.     

某柴油机基座结构抗冲击计算

利用ANSYS软件建立了某舰船柴油机基座的有限元模型，参照德国军标BV043／85及其他文献所提供的设备冲击谱公式，计算该柴油机基座应承受的垂向冲击载荷，用时间历程法对该柴油机基座进行了抗冲击计算。讨论设备刚性安装和设备弹性安装对基座抗冲击性能，在设备刚性安装的条件下，讨论了基座面板及纵向腹板厚度对基座抗冲击能力的影响。在设备带隔振器安装的情况下，研究隔振器刚度对基座抗冲击应力的变化情况。结果表明，在设备刚性安装的条件下，基座面板厚度对基座整体的抗冲击强度有重要的影响，而设备带隔振器安装显著降低基座在冲击状态下的应力。计算结果为舰船设备基座抗冲击设计打下了基础。     

光学无损检测中的载波技术及其在舰船油泵变形测量中的应用

舰船用大型柴油机由于其效率高,输出功率大,工况恶劣,因而对于其多种零部件进行强度和应力分析显得十分迫切。本文运用先进的激光电子散斑干涉及上载波技术,实现了柴油机油泵体模型变形的无损测量。这一光学技术具有全场显示、非接触、高灵敏度和不用显定影等一系列优点,特别适用于柴油机零部件刚度强度的分析。本文将这一技术应用在油泵的离面位移测量研究上,不但得到了油泵在压力作用下的离面位移,还和有限元进行了比较,这一方法将在舰船主动力———柴油机研究领域有着广泛的应用前景。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

基于DDAM方法的船舶柴油机排气消声器抗冲击优化研究

消声器是船舶柴油机排气噪声控制的必要装置,其结构特点使得结构整体刚度偏低,在冲击环境下将产生较大的应力与形变,进而导致结构产生塑性变形或破损,这将对柴油机排气噪声抑制产生较大的影响。本文基于动态设计分析方法,以典型柴油机排气消声器为研究对象,进行冲击响应分析,并结合其应力与位移分布特点,从质量刚度分布优化与结构形式优化两方面出发,对其进行抗冲击优化研究,提出了一些抗冲击优化设计的方法。     

基于ANSYS的输流管道流固耦合特性分析

应用有限元分析软件ANSYS对输流管道在不同约束条件下进行流固耦合动力学模拟计算和模态分析,得到输流管道在不同约束方式下管壁特征点径向位移、应力与固支点反作用力历程图、固有频率及振型,计算结果对优化管道系统和维护管道系统运行有一定的指导意义。     

带纵骨实肋板式耐压液舱壳板强度计算方法研究

本文把耐压液舱结构看成一弹性整体，先对其进行整体求解，然后再对耐压液舱壳板按具有初始膜应力的混合边界问题求解。结果表明：在弹性范围内，本文方法计算值与有限元计算值及实验值吻合较好；在弹塑性范围内，本文对耐压液舱壳板边界约束的处理比文献「１」方法更符合弹塑性状态时其边界约束的真实状况。     

船舶二冲程柴油机SCR系统温度控制分析

针对SCR技术在船舶二冲程柴油机上的应用,分析某船6S46MC-C二冲程柴油机SCR系统的温度控制方法和工作特性。结果表明,扫气旁通法可以使二冲程柴油机不同负荷下的排气温度保持在SCR反应的最佳温度窗口内,有利于SCR系统的运行,可以使船舶二冲程柴油机NOx排放满足Tier III标准。     

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。