Optimization of the main engine on the vessel economy speed

Пониженные скорости судов применяются с целью экономии топлива для прихода судов "точно в срок" и, если имеется избыток тоннажа. При длительной эксплуатации судов на экономических скоростях возникает проблема улучшения рабочих процессов главного дизеля за счёт изменения регулировочных параметров по сравнению с паспортными, которые оптимизированы для 80 … 85 % номинальной мощности. Такое перерегулирование особенно актуально, если наблюдается рост температур газов из-за ухудшения подачи воздуха в цилиндры. В связи с изложенным поставлена задача выявить регулировочные параметры, изменением которых наиболее эффективно улучшить воздухоснабжение цилиндров на частичных режимах.
В качестве объекта исследования выбран четырёхтактный главный двигатель YANMAR 8N330-EN теплохода "Senata" с номинальной частотой вращения 620 мин^-1 и с турбонагнетателем VTR354-11.
Исследование выполнено с использованием методики численного моделирования на режиме с частотой вращения 502 мин^-1. Проанализировано влияние на показатели рабочих процессов:
геометрической степени сжатия;
угла опережения впрыска;
угла открытия выпускных клапанов;
угла закрытия впускных клапанов;
проходного сечения соплового аппарата турбины;
температуры наддувочного воздуха;
подпора воздуха в машинном отделении;
"тяжести" гребного винта.
По результатам исследования сделаны следующие выводы.
1. Для улучшения рабочих процессов дизеля на экономических скоростях судна можно рекомендовать:
регулировку впускных клапанов на более раннее закрытие;
применение более толстых прокладок под крышками цилиндров для уменьшения геометрической степени сжатия;
небольшое уменьшение угла опережения впрыска топлива;
организацию подпора воздуха в машинном отделении.
2. Кардинальное улучшение рабочих процессов дизеля на экономических ходах возможно за счёт "облегчения" гребного винта, что может быть достигнуто подрезкой и полировкой поверхности лопастей, а также изменением передаточного отношения редуктора.

Знижені швидкості суден застосовуються з метою економії палива для приходу суден "точно в строк" і, якщо є надлишок тоннажу. При тривалій експлуатації суден на економічних швидкостях виникає проблема поліпшення робочих процесів головного дизеля за рахунок зміни параметрів, що регулюються, у порівнянні з паспортними, які оптимізовані для 80 … 85 % номінальної потужності. Таке перерегулювання особливе актуально, якщо спостерігається зростання температур газів через погіршення подачі повітря в циліндри.
У зв'язку з викладеним поставлене завдання виявити параметри, що регулюються, зміною яких найбільше ефективно поліпшити повітропостачання циліндрів на часткових режимах.
У якості об'єкта дослідження обраний чотиритактний головний двигун YANMAR 8N330-EN теплохода "Senata" з номінальною частотою обертання 620 хв^-1 і з турбонагнітачем VTR354-11.
Дослідження виконане з використанням методики чисельного моделювання на режимі із частотою обертання 502 хв^-1. Проаналізований вплив на показники робочих процесів:
геометричного ступеня стиску;
кута випередження упорскування;
кута відкриття випускних клапанів;
кута закриття впускних клапанів;
прохідного перетину соплового апарата турбіни;
температури наддувального повітря;
підпору повітря в машинному відділенні;
"ваги" гребного гвинта.
За результатами дослідження зроблені наступні висновки.
1. Для поліпшення робочих процесів дизеля на економічних швидкостях судна можна рекомендувати:
регулювання впускних клапанів на більш раннє закриття;
застосування більш товстих прокладок під кришками циліндрів для зменшення геометричного ступеня стиску;
невелике зменшення кута випередження упорскування палива;
організацію підпору повітря в машинному відділенні.
2. Кардинальне поліпшення робочих процесів дизеля на економічних ходах можливо за рахунок "полегшення" гребного гвинта, що може бути досягнуте підрізуванням і поліруванням поверхні лопат, а також зміною передатного відношення редуктора.

Reduced vessel speeds are used to save fuel for the arrival of vessels "just in time" and in cases of tonnage excess. After long-term operation of vessels at economic speeds, the problem of improving the working processes of the main engine can arise due to changes in the adjustment parameters in comparison with the trial parameters, which are optimized for 80 ... 85% of the rated power. These changes are especially important in case of growing gas temperatures due to lack of the air supply to the cylinders.
In view of the foregoing, we assigned the task to identify the adjusting parameters, the changes in which will be the most effective way to improve the cylinder air supply on special modes.
The four-stroke YANMAR 8N330-EN main engine of the m/v "Senata" with a nominal rotational speed of 620 min^-1 and a VTR354-11 turbocharger was chosen as the object of research.
The research was performed using the numerical simulation technique in the mode with a rotation frequency of 502 min^-1. Analyzed the influence on the following data:
geometric compression ratio;
injection advance angle;
opening angle of exhaust valves;
closing angle of the intake valves;
the flow area of the nozzle apparatus of the turbine;
charge air temperature;
excess air pressure in the engine room;
"gravity" of the propeller.
According to the results of the research, the following conclusions had bee done.
1. To improve the working processes of a diesel engine at economical speeds of a vessel, we can recommend:
adjustment of inlet valves for earlier closing;
usage of the thicker gaskets under the cylinder heads to reduce the geometric compression ratio;
a slight decrease in fuel injection advance angle;
setup of excess air pressure in the engine room. 2. The best improvement in the working processes of a diesel engine on economical speeds can be done with the change of the propeller shape, that can be achieved by cutting and polishing of the surface of the blades, as well as by changing of the gearbox gear ratio.