船舶柴油機振動、噪聲及廢氣排放考試(共8頁)

1、ll第二章 船舶(chunb)振聲激勵源柴油機激勵(jl)力：運動(yndng)部件上的慣性力形成的不平衡力和力矩，其主頻率是低諧次的。氣缸內(nèi)氣體爆發(fā)壓力產(chǎn)生的側(cè)推力和傾覆力矩，其頻率是高諧次的。螺旋槳激勵力：螺旋槳回轉(zhuǎn)時作用在它附近的船體表面上的變動水壓力，稱為脈動壓力。它是沿船體表面進(jìn)行積分得到的，又稱表面力。作用于槳葉上的變動流體力所激起的激勵，通過軸系、軸承傳給船體，又稱軸承力。載荷效應(yīng):隨著螺旋槳的旋轉(zhuǎn)，槳葉周期性地時而接近該點，時而遠(yuǎn)離該點。因此由渦引起該點壓力也相應(yīng)地時大時小周期性地變化，這是產(chǎn)生脈動壓力的起因之一；因為渦強度和螺旋槳載荷有關(guān)，則稱這部分脈動壓力為載荷效應(yīng)。葉厚效

2、應(yīng)：圓柱體在流場中運動，流場中某一點P處所受壓力必將隨著圓柱接近和遠(yuǎn)離該點而發(fā)生周期性變化的效應(yīng)。小結(jié)：載荷效應(yīng)和螺旋槳的負(fù)荷有關(guān)，即與螺旋槳的推力和扭矩有關(guān)；而葉厚效應(yīng)則與螺旋槳的幾何尺寸，主要是螺旋槳葉的厚度有關(guān)。脈動壓力的主要頻率成為螺旋槳葉頻和葉頻的整數(shù)倍，其大小主要取決于槳葉的幾何要素、船體尾部的線型、伴流特性、槳軸轉(zhuǎn)速、功率、螺旋槳葉梢與尾殼板之間的間隙，以及螺旋槳的葉數(shù)等。最主要的影響因素：梢系的大小及螺旋槳的葉片數(shù)。梢系，脈動壓力，梢系到一定大小，脈壓減小變化很少。螺旋槳葉數(shù)，脈動壓力。（表面力、軸承力計算無）波浪激勵源: 輕載狀態(tài)時船首底部出水后再入水產(chǎn)生的沖擊滿載狀態(tài)時船首

3、甲板上的沖擊船首部外夾板的外源波浪的沖擊。這種沖擊引起的船體瞬態(tài)響應(yīng)主要是二節(jié)點衰減振動，與風(fēng)浪的大小、船舶航速、航向及首吃水有關(guān)，稱為沖蕩。波激振動：在風(fēng)浪不大的海洋中航行時，船體經(jīng)常發(fā)出持續(xù)的垂向二節(jié)點振動，形成尾部上層建筑十分劇烈的縱向振動，這種振動是由波浪產(chǎn)生的非沖擊準(zhǔn)定常激勵力引起的，常稱為波激振動。（回轉(zhuǎn)激勵力：、軸系激勵力：軸系自身的質(zhì)量偏心、聯(lián)軸節(jié)安裝不良、排氣壓力波、舵）過度振動的后果：使船員和旅客極度不適，容易疲勞和損害健康，使機器和儀表工作失常，壽命縮短，甚至失靈損害使高壓力區(qū)的船體結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)裂縫或疲勞破壞引起噪聲，影響人員工作和健康以及艦船作戰(zhàn)性能和潛藏隱蔽性第三章 船

4、舶機械及控制1船舶機械有害振動的控制措施：防振和減振兩種，防振是在船體設(shè)計階段考慮到振動的容許標(biāo)準(zhǔn)而采取降低振動的措施；減振是在船舶使用階段使?fàn)I運船舶的振動下降到容許標(biāo)準(zhǔn)。2.防振減振基本原理：避免共振：改變固有頻率或激勵頻率；減小激勵力；減小振動的傳遞3. 減小激勵力：對于存在外部不平衡力或不平衡力矩的柴油機，加裝平衡裝置和平衡器來減小激勵力和激勵力矩。平衡補償裝置是使偏心質(zhì)量以和主機激振頻率相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生補償力或力矩以抵消柴油機不平衡力，減少它們對振動的影響。有離心力平衡重、平衡軸系、電動平衡器來抵消柴油機不平衡力。按平衡激勵形式有：一次力矩平衡器、二次力矩平衡器、組合式平衡器。按運

5、轉(zhuǎn)驅(qū)動形式可分為：電動機驅(qū)動（電動平衡器）、由曲軸驅(qū)動直接附裝在主機上。4.隔振器：在機座下部(xi b)裝設(shè)，使 主要(zhyo)用于副機。目前國內(nèi)常用的減振器有：橡膠減振器：結(jié)構(gòu)簡單、有較好的隔聲、緩沖和減振效果(xiogu)，但易老化。金屬彈簧減振器：性能穩(wěn)定，但內(nèi)阻小、高頻震動及聲振動的隔絕性能差。5防振支撐：針對長沖程和超長沖程主機的，有3種：機械式支撐、摩擦式支撐、液壓式支撐6. 螺旋槳振動控制：改善伴流、改進(jìn)螺旋槳設(shè)計、減小激勵傳遞。7.改善伴流：尾部設(shè)計根據(jù)船模試驗，單槳船U型尾的軸向伴流較V型尾均勻。 球型尾和開式尾間隙大 ，伴流變化小 ，脈動壓力小 ，推力系數(shù)較高。用尾垂線

6、前0.1L（L為船長）處的船體橫剖面的形狀參數(shù)=a/b來判別U型和V型，它表示船體剖面在水線處的斜率。U型尾可明顯改善伴流；單槳船采用U型尾或球型尾；雙槳船采用V型尾。加裝尾鰭V型與U型的差別僅在于缺少陰影部分，以兩個三角形構(gòu)架充實該部分也能起到上述特征的作用，實現(xiàn)由V向U的轉(zhuǎn)化。恰當(dāng)設(shè)計這種構(gòu)架在橫向和縱向的形狀和尺寸，便是所謂的導(dǎo)流鰭。水滴型導(dǎo)流帽（舵上）：改善螺旋槳去流的不均勻性；導(dǎo)流鰭：起整流作用，使伴流場均勻；控制去倒角：去流角是船體縱剖面與后體水線之間的夾角，增加去流角會導(dǎo)致平均伴流和船舶阻力增高，從而使螺旋槳的載荷加大。單槳船去流角300kPa，燃油消耗率ge214g/(kWh)

7、時，NOx限值為29g/(kWh)；在燃油消耗率ge=214g/(kWh)268g/(kWh)時，NOx限值為25g/(kWh) 14g/(kWh);在燃油消耗率ge268g/(kWh)時，NOx限值為11g/(kWh)。3.國際海事組織排放限值:MARPLO73/78公約中有關(guān)船舶造成大氣污染的新附則中的規(guī)定，對船舶主機排放限制更為苛刻。其對排放限制主要有兩點：其一，有關(guān)NOx限值，低速機(n2000 r/min)為9.84g/(kWh)。其二，有關(guān)SO2限值，限制使用的燃油硫分不大于1.5%。其中，瑞典，加利福尼亞。如果不符合IMO規(guī)則，就可能會以增加港口使用費的手段加以控制。4.微粒(w

8、il)排放物（炭煙粒子）:（1）混合氣中，C/O煙界度時，炭煙生成；（2）較高的絕熱火焰(huyn)溫度，炭煙增多；（3）湍流擴散速度大，炭煙減少；（4）分隔式柴油機低于直噴式柴油機。5.排放(pi fn)影響因素:1. 可燃混合氣質(zhì)量:霧化細(xì)、混合和蒸發(fā)速度高，油耗率、炭煙、CO、未然烴，NO。不正常噴射，未然烴、CO、炭煙。2. 噴油定時:推遲噴油， NO未燃烴，排煙;3. 燃燒室結(jié)構(gòu):分隔式的NOx 直噴式的NOx，但油耗率增加。4. 進(jìn)氣狀態(tài): 進(jìn)氣溫度， NO,未燃烴。5. 負(fù)荷和轉(zhuǎn)速（空燃比）：柴油機負(fù)荷增大， NO， CO兩頭高，中間低 ，未燃烴，炭煙。6.控制措施：（1）機內(nèi)凈

9、化途徑： 1. 推遲噴油并提高噴油速度；2. 增壓加中冷； 3. 低污染燃燒系統(tǒng)；4. 最佳噴油、配油定時，改進(jìn)噴油器結(jié)構(gòu)； 5. 采用電子技術(shù)：配氣定時、進(jìn)氣旋流、噴油定時（2）前處理技術(shù)：1.廢氣再循環(huán)（EGR）：熱循環(huán)、冷循環(huán)；2.燃油摻水：進(jìn)氣管噴水、乳化柴油、分層噴射（SFWI）；3.加燃油添加劑：鋇鹽消煙添加劑、二茂鐵消煙添加劑、銅添加劑；4. 燃料改質(zhì)：增加柴油中烷烴含量、燃料去硫處理、采用代用燃料（醇類燃料（酒精），主要用于汽油機，與柴油摻混；天然氣（甲烷），但功率有所下降；沼氣（甲烷）（3）排氣后處理:1.催化凈化法:鉑蜂窩催化劑、廢氣凈化裝置、催化消聲凈化器、選擇性催化還原法（SCR）；2.廢氣洗滌法：水洗箱法、噴水洗滌法；3.微粒凈化法：高頻感應(yīng)加熱器、陶瓷微粒捕集器、稀釋器凈化法、文氏管凈化法、再燃燒法（后燃器）、綜合凈化法。內(nèi)容總結(jié)（1）ll第二章 船舶振聲激勵源柴油機激勵力：運動部件上的慣性力形成的不平衡力和力矩，其主頻率是低諧