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當活塞向上運行到其行程上午大約五分之一時,它就關閉進氣口,同時排氣閥也關閉,所以溫度和壓力都上升到很高的值。
然后,另一循環又開始了。
在二沖程發動機里,曲軸轉一圈做一次做功沖程,而四沖程發動機,需要曲軸轉二圈才做一次做功沖程,這就是為什么二沖程發動機在相同的尺寸下能夠做大約兩倍于四沖程發動機所做功的原因。在當前實際使用中,具有相同缸徑和相同轉速的發動機,二沖程發動機輸出的功率比四沖程發動機高出大約百分之八十。這種發動機功率的增加,使得二沖程發電機作為大型船舶主機而得到廣泛地應用。
主要措施
各種節能措施相繼出現并日趨完善。這些措施主要有:
船用柴油發電機
1.采用定壓渦輪增壓系統和高效率廢氣渦輪增壓器
在高增壓柴油機上采用定壓渦輪增壓系統代替脈沖渦輪增壓系統是現代柴油機一在顯著特點,同時也有利于提高增壓器的效率 。新型渦輪增壓器的發展和使用,使增壓器效率由60年代的50-60%提高于60-76%,由此顯著降低了柴油機燃油消耗率。
2.增大行程缸徑比S/D
增大行程缸徑比S/D的主要目的是在保持活塞平均速度Vm不變的情況下大幅度降低柴油機轉速,以提高螺旋槳效率,從而提高動力裝置的總效率。這是自石油危機以來提高柴油機動力裝置經濟性的重要措施。因此自70年代末期開始,S/D的增大速度很快,并逐步開發了低速柴油機的長行程和超長行程柴油機系列。S/D的增加,也使柴油機本身的經濟性有所提高。
3.提高最高爆發壓力pz與平均有效壓力pe之比pz/pe
由柴油機的理論循環研究與實踐證實,提高pz/pe可顯著降低燃油消耗率。研究指出,當pz/pe從7.8提高到12,油耗率可下降約12g/kW·h。因而,現代船用柴油機均采用這種措施降低油耗率。
但是,大幅度提高pz是十分困難的,它受到了柴油機負荷的限制,必須同時采取相應措施保證柴油機的可靠性。因而從60年代到70年代中期,船用柴油機的pz雖然逐步增加,但增加幅度不大(在近20年內pz僅提高約2.5MPa)。從70年代中期到80年代中期,柴油機的pz值有了大幅度增長,增加約5MPa。目前有些柴油機的pz已達15 MPa(如Sulzer RTA機),甚至18MPa。在保持pz不變時降低pe值同樣可降低油耗率,這也是目前廣泛采用的節能措施。
降低pe就是柴油機降功率使用,如保持標定轉速而選用較低(如80%)的pe,或在使用較低轉速(如80%)時選用較低的pe等。
4.增大壓縮比
在增壓柴油機上尤其是高增壓柴油機上,為了限制pz,保證柴油機有足夠的機械強度,過去常用的措施是降低柴油機的壓縮比,但由此也降低了經濟性。顯然,這種措施已不符合現代柴油機的發展需求。
現代船用低速柴油機為了提高經濟性,根據理論循環的結論仍然采用了適當增大壓縮比的措施,把壓縮比由10左右提高到16~19之間。
5.采用可變噴油定時(VIT)機構
把提高pz作為節能措施時,更要重視提高柴油機部分負荷下的pz值。因為其一,現代船用柴油機的實際使用功率通常均小于標定功率;其二,柴油機在部分負荷運轉時pz隨負荷的減小而降低。