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原文传递船舶低速柴油机电控气缸润滑注油系统研究

论文题名：	船舶低速柴油机电控气缸润滑注油系统研究
关键词：	船用柴油机;电控气缸润滑注油系统;仿真模型
摘要：	近年来，随着高增压、长冲程船用柴油机的广泛应用，以及高粘度、低质和高硫份燃料油的大量使用，主机气缸润滑问题一直备受关注。传统柴油机气缸润滑都是通过凸轮轴驱动机械注油器实现的，气缸润滑油注油频率和消耗量与主机转速成比例，很难根据主机工况的变化实现注油率的柔性调节。由于凸轮的驱动动力及转速有限，尤其在低速工况下机械式注油器注油压力过低难以实现气缸润滑油注油的准确定时与控制，导致了传统机械式注油器的气缸润滑油油耗量较大，带来了较大的经济损失。基于上述原因，本文中通过建立船用大型低速二冲程柴油机活塞环-缸套运动模型，分析不同工况下气缸润滑油油耗量，计算出气缸润滑油注油量的控制策略；使用AVL HYDSIM软件建立电控注油执行机构仿真模型，结合实验进行了参数优化与改进，设计出了一套符合要求的电控注油执行机构，并研制出国内首套电控气缸润滑注油系统。相比于机械式注油器，电控气缸润滑注油系统通过电子控制的方式来调节注油频率，解决了机械式注油器只能按转速进行注油量调节的缺陷。　　本文所研制的国内首套电控气缸润滑注油系统，已作为产品应用于实际运营船舶。该电控气缸润滑注油系统运用理论模型计算的注油量控制策略实现润滑油注油的柔性调节，较大程度地节省气缸润滑油，取得了良好的经济效益。本文研究的主要内容如下：　　（1）以平均Reynolds方程和粗糙表面微凸体接触模型等为基础建立活塞环-缸套动压润滑仿真计算模型，引入了润滑表面粗糙度、活塞环组的燃气泄漏以及润滑油的变粘度、变密度效应等影响因素。根据不同油耗机理计算得到不同工况下气缸润滑油消耗，并计算出对应该工况下的气缸润滑油消耗率。由活塞组件的漏气模型计算出注油时刻的背压大小，为注油控制策略的研究提供理论依据和支持。　　（2）研究了几种不同机型在不同工况下气缸润滑油消耗率，利用神经网络在模拟非线性映射系统中的突出表现，将不同工况下齿条位置、转速与对应该工况下气缸润滑油消耗率间的复杂非线性关系以神经网络的形式表示。将几种不同机型的油门齿条位置和转速对应的气缸润滑油消耗率作为训练样本对神经网络模型进行训练。训练后的神经网络模型可以推导出其他更多机型不同工况下的气缸润滑油消耗率，使气缸润滑油注油量控制策略得以推广使用。　　（3）通过采用仿真与实验手段相结合的方法，设计出一套符合要求的电控注油执行机构，通过步进电机驱动扭矩实验为电控注油执行机构的运转选择合理的驱动转速，验证了其设计的合理性。　　（4）研制出国内首套大型低速二冲程柴油机电控气缸润滑注油系统，拥有全套知识产权。首台样机在中国远洋集团旗下香港远洋公司的“益佳”远洋船舶上实现了船用滑油的节省并确保主机的正常运行。该系统在功能和性能上均满足CCS的相关规范要求，取得了CCS证书，并已经作为产品应用于实际运营船舶中。该系统的成功研制避免了国外同类产品在国内的垄断地位，创造了良好的经济及社会效益。
作者：	陈智君
专业：	动力机械及工程
导师：	陈辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文