[发明专利]船用低速双燃料主机扫气空气氧浓度的动态控制系统和方法

说明书

一种船用低速双燃料主机扫气空气氧浓度的动态控制系统和方法，通过将所述船用低速双燃料主机排出的部分废气进行循环利用，经过洗涤和冷却后进入所述增压器与新鲜空气混合，作为扫气空气再次进入气缸中燃烧，并且根据所述船用低速双燃料主机的运行负荷情况实时动态调节扫气空气中的氧浓度，从而增加空气与燃气混合物的自燃点，减缓燃烧速度，减小点火压力，使燃烧分段进行，实现优化燃烧过程和提高燃烧效率；所述动态控制系统包括废气循环系统、废气循环控制系统、冷却水循环系统和冷却水循环控制系统。本发明在燃气模式下根据主机的运行情况实时自动控制循环废气的流量和温度，达到了提高燃料的使用效率、降低燃气消耗和提高经济性的效果。

技术领域

本发明涉及船用双燃料柴油机，特别涉及一种船用低速双燃料主机扫气空气氧浓度的动态控制系统和方法，属于船用柴油机技术领域。

背景技术

为了应对日益严峻的环境污染问题，IMO出台了有效的法规来减少和限制海运的有害排放。随着这些法规的日趋严格，目前使用的传统重油燃料已经很难达到法规的要求，而新型的燃气燃料可以轻而易举地达到排放要求，所以对新燃料主机的需求也逐年增加。但使用双燃料务必会带来燃料成本的增加，因而必须开展双燃料主机在燃气模式下的节能研究，以优化燃烧过程，从而达到降低燃料消耗的目的。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种船用低速双燃料主机扫气空气氧浓度的动态控制系统和方法，使主机在燃气模式下根据实时运行载荷自动动态调节扫气空气的氧浓度，从而增加空气和燃气混合物的自燃点，继而优化燃烧过程，最终达到降低燃气消耗、提高经济性的目的。

基于上述目的，本发明解决其技术问题采取的技术方案如下：

一种船用低速双燃料主机扫气空气氧浓度的动态控制系统，该船用低速双燃料主机包括有排气集管、扫气集管、涡轮、增压器和柴油机控制系统，该涡轮与所述排气集管连接；其特征在于：所述的动态控制系统包括废气循环系统、废气循环控制系统、冷却水循环系统和冷却水循环控制系统；

所述废气循环控制系统分别连接所述柴油机控制系统和冷却水循环控制系统，所述柴油机控制系统预置有废气的循环比例和进入增压器的废气温度，并且据此向所述废气循环控制系统发出控制指令，所述废气循环控制系统将预置的进入增压器的废气温度信号传输给所述冷却水循环控制系统，接受该冷却水循环控制系统反馈的废气冷却后的实时温度信号并且将其与废气实时压力信号一起反馈给所述柴油机控制系统；

所述废气循环系统与所述废气循环控制系统连接，将所述船用低速双燃料主机排出的部分废气经处理后再次作为扫气空气循环利用，该废气循环系统包括背压阀、入口节流阀、出口节流阀、喷淋式冷却装置、扫气空气空冷器和滴水分离器，所述背压阀连接于所述涡轮的排气管中，所述喷淋式冷却装置的上游通过所述入口节流阀与所述涡轮连接，下游通过所述出口节流阀与所述增压器连接，所述扫气空气空冷器与所述滴水分离器连接，该扫气空气空冷器的上游与所述增压器连接，该滴水分离器的下游与所述扫气集管连接；

所述冷却水循环系统用于实现冷却水的循环使用和冷却，该冷却水循环系统分别与所述废气循环系统的喷淋式冷却装置和所述冷却水循环控制系统连接。

作为进一步改进，所述的冷却水循环系统包括板式换热器、增压泵、循环水罐、沉降罐和油气监测器，所述循环水罐的上游连接所述喷淋式冷却装置，接收完成喷淋的冷却水，下游分别连接所述沉降罐和增压泵，所述油气监测器连接于所述沉降罐上，以实时监测该沉降罐中的油气浓度，所述增压泵用于为冷却水的循环提供动力，其下游连接所述板式换热器，在该板式换热器中冷却水通过与海水进行热交换达到冷却，所述板式换热器的下游连接所述喷淋式冷却装置，以提供再循环的冷却水。

作为进一步改进，所述的增压泵、板式换热器和循环水罐安装在同一个撬装中。

作为进一步改进，所述的喷淋式冷却装置包括有主冷却室，该主冷却室的侧面连通J形的预冷却室。