船舶电喷柴油机-瓦锡兰共轨技术PPT课件VIP

精选,1,大连远洋运输公司,船舶轮机新技术共轨技术在船上的应用大连远洋运输公司郑连国2012.11.25,精选,2,培训主要内容：一、Wartsila柴油机发展历程二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理三、Wartsila共轨柴油机在管理中应注意的事项,精选,3,Wartsila柴油机发展历程瓦锡兰公司：瓦锡兰公司(WartsilaCorporation)是全球领先的船用动力装置及陆上电站设备的供货商和服务商，目前在全球70多个国家拥有160家分支机构，总部位于芬兰赫尔辛基。世界船用中速机的领头羊。1、1834年瓦锡兰公司在芬兰卡累利阿(Karelia)成立时仅仅是个锯木厂，1938年开始进入柴油机领域。2、瑞士苏尔寿公司(SulzerLtd.)成立于1834年，1898年开始与柴油机的发明者鲁道夫.狄赛尔合作生产柴油机。1990年苏尔寿将其柴油机业务剥离，成立新苏尔寿柴油机公司(NewSulzerDiesel，NSD)。后来新苏尔寿柴油机公司成为意大利芬坎蒂尼公司的子公司。3、1997年，瓦锡兰旗下的瓦锡兰柴油机公司(WartsilaDiesel)与芬坎蒂尼公司旗下的大部分柴油机业务(包括新苏尔寿柴油机公司)合并，成立瓦锡兰NSD公司(WArtsilaNSDCorporAtion)。4、1997年瓦锡兰合并新苏尔寿柴油机公司之后，在原苏尔寿品牌的RTA系列低速机的基础上，2003年推出智能型电控共轨RT-flex型机。,精选,4,发展智能型柴油机的优势,何为智能型柴油机：电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。优点：可靠性、经济性、满足排放要求、操作灵活性、延长使用寿命。主要部件：供油单元、共轨单元（共轨油管、ICU、VCU、安全阀、减压阀等）、伺服油自清滤器、曲轴转角传感器、E95控制箱、E90控制箱。,精选,5,二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理,传统机型与共轨柴油机比较,精选,6,WrtsilLand&SeaAcademyPage6Chapter2021/05/2020,RT-flex柴油机整机图,精选,7,WrtsilLand&SeaAcademyPage7Chapter2021/05/2020,Overview,RT-flex50(Size0),WECS-9520,E95气缸控制模块接线箱,供油单元,共轨单元,自清滤器,与集控室通讯连接箱（E90）在主机自由端,精选,8,供油单元,供油单元直接通过曲轴带动。伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一“机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，其目的是为了防止伺服油泵咬死时保护齿轮。因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点。但是必须注意各凸轮之间有一定的排列。,Fuelside油泵端:柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨。为了保证共轨压力(600-900bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器调节。Servooilside伺服油端:Dynex丹尼斯伺服油泵通过高压油管把100-200bar的伺服油输送到伺服油共轨。燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定。,精选,9,SupplyUnit供油单元,RT-flex60,RT-flex58T,精选,10,供油单元由曲轴通过两个中间齿轮传动。凸轮轴上装有一排三角凸轮。伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一“机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，为了当泵咬死时保护齿轮。伺服油泵齿轮也是通过液压安装上去。因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点。但是必须注意各凸轮之间有一定的排列。,SupplyUnitDrive供油单元驱动,DrawnforSize4尺寸4机型供油单元,精选,11,Fuelside燃油端:柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨。为了保证共轨压力(600-900bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器和连接杆系调节。蓄压器上有两个出口，它通过两根高压油管连接到燃油共轨。Servooilside伺服油端:伺服油泵由丹尼斯Dynex或者博士Bosch制造它们把压力80-190bar的伺服油输送到蓄压块。蓄压块上有两个出口，它们通过两根高压油管连接到伺服油共轨。燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定。,Fuelpumps燃油泵,Servooilpumps伺服油泵(图示为博士泵“Bosch”),FuelintermediateAccumulator燃油中间蓄压器,ServooilcollectorBlock伺服油蓄压块,Servooiloutlettorail伺服油出口,Fueloutlettorail燃油出口,2ndintermediateGearwheel次级中间齿轮,Electricactuators电动执行器,精选,12,Fuelpumpregulatinglinkage燃油泵调节杆:燃油泵调节杆通过Woodward(ProActIV)电动执行器动作。执行器接受从WECS发出的位置信号。每个执行器控制两个油泵（随着主机缸数不同执行器排列也不同）。调节杆到顶撑杆上的扭矩通过两边扭转弹簧传递。如果某个油泵调节尺条卡住，相应的弹簧可以被压缩，可保证其它油泵调节杆仍可正常动作。,Electricfuelpumpactuators电动执行器,Localpositionindication(0-10).Noloadindicator!刻度板显示0-10刻度但不是负荷指示器！,Torsionalsprings扭转弹簧,Forklever顶撑杆,RegulatingLinkage调节杆系,Additionalspringtopushtherack,incaseoffailure,tofullposition当执行器失效时，该弹簧能把油门尺条推到最大位置。,精选,13,伺服油供给泵-ServoOilPump“Bosch”博士泵,Bosch伺服油泵都是轴向斜盘式柱塞油泵。它们供油到蓄压块，再通过两根高压油管接到共轨伺服油管。蓄压块上有个启跳压力为230bar的安全阀。伺服油泵数量根据主机缸数而定。如果某个油泵故障，主机仍能运行。当主机反转时，伺服油泵的斜盘也需要翻转。控制油用来翻转斜盘的位置。,精选,14,共轨单元-RailUnitPiping共轨管系,Fueloilrail共轨燃油管:燃油共轨管内是600-900bar的高压燃油，在主机运时由供油单元上高压油泵供给。燃油共轨管内压力随着主机负荷变化。每个缸在共轨内装有相对应的喷射控制单元InjectionControlUnit(ICU)。ICUs通过连结到伺服油管的高压软管内伺服油来动作。WECS控制ICUs的喷射。共轨由伴热管系加热。,Servooilrail共轨伺服油管:伺服油共轨管内是通过6m滤器过滤的压力为80-190bar的伺服油，由供油单元上伺服油泵供给。伺服油共轨管内压力随着主机负荷变化。每个缸有个相应的排气阀控制单元ValveControlUnit(VCU)。WECS通过VCUs控制排气阀动作。新设计的共轨单元内简化高压管数量。,精选,15,RailUnitPiping共轨管系,Size0,Traceheating伴热管,Servooilrail共轨伺服油,Fueloilrail共轨燃油,ICU喷射控制单元,VCU排气阀控制单元,Fueloverpressureregulatingvalve燃油超压调节阀,Servooilreturnpipe伺服油回油管,Fuelpressurereliefvalve安全阀,精选,16,RailUnitPiping共轨管系,Size0,Traceheating伴热管,Servooilrail共轨伺服油,Fueloilrail共轨燃油,ICU喷射控制单元,VCU排气阀控制单元,Servooilreturnpipe伺服油回油管,精选,17,RailUnitPiping共轨管系,Size1MKI,Fuelrail燃油共轨管:燃油共轨管内是600-900bar的高压燃油，在主机运行时，由供油单元上高压油泵供给。燃油共轨管内压力根据主机负荷变化。每个缸在共轨内装有相对应的喷射控制单元InjectionControlUnit(ICU)。ICUs通过高压控制油来动作。WECS控制ICUs的喷射。共轨由伴热管系加热。,ICUs,VCUs,Servooilreturnpipe,Mainbearingoilsupply,Controloilsupplyrail控制油进油管,Controloilreturnrail控制油回油管,Fuelrail,Servooilrail,Servooilrail伺服油共轨管:伺服油共轨管内是经过(6-micron)过滤的，由供油单元供给的压力为80-190bar的伺服油。伺服共轨管内压力随着负荷变化。每缸在共轨内相应的装有个排气阀控制单元ValveControlUnit/exhaustvalveactuator(VCU)。WECS通过VCUs来控制排气阀的动作。,精选,18,RailUnitPiping共轨管系,Size1MKII,Additionalreturn/leakagepiping:回油/泄漏管系：燃油泄漏管(回到溢流柜)伺服油回油总管(到曲轴箱)伴热管(蒸汽或加热油)Fuelsystemoverpressurevalves:燃油超压阀：SHDandoverpressureregulatingvalve.停车和超压调节阀。超压调节阀开启压力大概为1050bar。SHD停车阀由安保系统给出信号动作来释放共轨燃油压力。(燃油泄放到燃油增压泵前)。Safetyvalve安全阀.启阀压力为1250bar。燃油泄放到溢流柜。,Safetyvalve安全阀,SHDandoverpressureregulatingvalve停车阀和超压调节阀,Fuelleakagepipe燃油泄漏管,Traceheating伴热管,Servooilreturnpipe伺服油回油管,精选,19,FuelRailPipe燃油共轨管,燃油共轨管为一整段,Theborehasashapeofa“peanut”.腰行孔,例如RT-flex96C,ConnectingpiecebetweenfuelrailandICU燃油共轨管和ICU的连接块,精选,20,(fuel)InjectionControlUnit(ICU),Servo(control)oilsupply200bar,精选,21,ICU结构及工作原理,精选,22,ICU,Size4,精选,23,ICU,Size3,精选,24,Servo(control)oilside伺服油（控制油）端:共轨阀控制伺服油进入控制油阀块。Fuelside燃油端:燃油控制阀通过控制油阀块内活塞动作。每个油头有个相应的控制阀。ICU本体内是喷射油量活塞。为了保证油量传感器正常工作，“FuelQuantitySensor”燃油油量传感器在旁边温度较低的传感器壳体内。控制和燃油端是完全分开的。但是两端的泄漏通过同一泄漏孔泄放。Workingprinciple工作原理:每个ICU喷射控制单元由2或3个先导阀（共轨阀）控制燃油从共轨到油头的开关。每次燃油喷射，必要的喷射冲程和油量数据都有测量，然后在下次喷射时进行修正喷射。,ICU喷射控制单元,精选,25,ICUCross-Section剖面图,精选,26,ICU,WorkingPrinciple工作原理,Railvalves共轨阀,Injectioncontrolvalves喷射控制阀,Fuelquantitypiston燃油油量活塞,Fuelquantitysensor燃油油量传感器,Fuelnozzles油头,(Size4:Controlrail),精选,27,WrtsilLand&SeaAcademyPage27Chapter2021/05/2020,ICU,WorkingPrinciple工作原理,“+”,滞后=“-”),而是和曲轴角度(CA)0-360之间有关系.因此,一个提前的喷油角度或者FQS设定更高的爆炸压力(例如+1.0根据RTA原理)现在是-1.0就会有更早的喷油角度(例如2代替了3CA).,FQS,VIT,精选,69,FQS,VIT:RT-flex机的VIT角度计算是根据RPM,扫气压力和(新)燃油共轨压力.第3个参数是用来补偿不同的共轨油压导致不同的喷油定时.更高的油压会导致更早的喷油角度，以及更高的爆炸压力Pmax.因此，随着油压的上升，喷油角度会相应的略有滞后.,VITA,VITB,VITC,FQS,VIT,精选,70,起动在备车的时候，燃油执行器会根据现有的在燃油共轨里的油压来做出响应，在非常低共轨压力下，执行器会根据WECS-9520参数而给出95100%的输出.WECS-9520监测燃油共轨压力并且燃油共轨压力达到最低要求，主机就开始发火。起动空气会在主机达到一个特定转速之后，切断，这个特定转速是在RCS系统里设置的.,燃油压力控制,精选,71,主机运行2个传感器提供了燃油共轨压力的实时压力数据.为了更快的响应动态油压的管理,任何对于速度控制的燃油指令的改变，都会被同时作为反馈传送到控制回路。FCM-20#3或者FCM-20#4计算出所需的油压并且给出信号到油泵的执行机构。(4-20mA信号范围).油泵提升燃油共轨压力是通过中间燃油蓄压器.最终的共轨里面的油压是由供给的油的数量以及喷射到缸里面的燃油数量决定的。,燃油压力控制,精选,72,燃油压力控制,主机不同的负荷时，共轨里的燃油压力是变化的.低负荷:较高的压力有助于优化燃烧(降低排放)50%负荷和CMCR负荷时:低油压用于满足IMO排放标准服务负荷:高油压用来优化燃油经济性,Example:,精选,73,开启和关闭启动阀2.07是由相应汽缸的FCM模块根据曲轴角度所控制的.一般开启角度是0,关闭角度是110.但对于有很多气缸的大型主机来说，启动阀关闭角度可以被相应的减小一点，以节省启动空气.如果遥控系统通过总线给出一个启动信号，主起动阀2.03就会从FCM-20#1和FCM-20#2得到信号，通过ZV70113C和ZV7014C电磁阀被打开对于慢转和慢转失败复位,遥控系统分别发送信号到FCM-20#1和FCM-20#2.慢转的速度可以通过调整WECS-9520中的脉冲频率参数加以调节另外，AirRun信号可以利用启动空气吹一吹主机,起动阀控制,2.07,2.03,精选,74,冗余,在部件受损时的应急操作:Flex控制模块FCM-20如果一个FCM-20故障,相应的气缸动作就会停止，剩余其他气缸继续保持动作.任何一个FCM-20模块都可以被在线的备件模块所替换.相应的软件和参数已经被存储在该备件模块内，并且不再需要下载软件和程序。当安装一个新的FCM-20模块时,从仓库里拿出来之后,必须要先被安装在E90箱子里，作为在线备件。,模块冗余,精选,75,传感器冗余,角度传感器如果两个角度传感器中有一个故障,WECS-9520会利用剩下的那个好的传感器继续工作.但是至少要有一个角度传感器工作正常!TDC-传感器一个坏的TDC传感器会在WECS-9520监测系统里有所显示,但是通常不会引起停车或