Luchtpollutie door uitlaatgassen - typische samenstelling uitlaatgasemissies: - traaglopende dieselmotor fig 150 - middelsnellopende dieselmotor fig 151 - emissies scheepsdieselmotoren t.o.v. totale emissies: 7% NOX 4% SO2 2% CO2 - IMO reglementering vanaf 1-1-2000 (motor Pe > 130 kW) fig 152 - verbeteringen voor NOX emissies: (fig 153) - primaire (in cilinder) maatregelen - secundaire (uitlaatgas behandeling) - primaire maatregelen: (max. verbrandingstemperatuur verminderen) - watertoevoer: rechtstreeks of emulsie - brandstofinjectie: late injectie, optimalisatie brandstofstraal - aanzuiglucht: intercooling, EGR, inlaatlucht humidificatie - cyclus: ,, boost - secundaire maatregelen: - SCR - partikels, roet, rook - PM fractie = mengsel van gedeeltelijk en onverbrande KWS, zwavelverbindingen, assen en koolstofdeeltjes (roet) zuigermotoren 9 slide 1
Smeerolie en smering Smeersystemen: DROOG CARTER! kruiskopmotoren: - gescheiden smering: pakkingbus fig 154 - fig 155 schema smeeroliesysteem grote 2-takter - uit DB tanks nog parallelle kring naar centrifuges totaal volume 1,5 à 2 x per dag gereinigd motoren met trunkzuigers: - motoren met 3500 RI s en meer cilindervoering zuur bestendig - middelsnellopers: normaal verbruiksmering voor cilinders - carterolie hogere TBN dan 2-takters Smeeroliën - carterolie van tweetakt diesel (grote traaglopers) - SAE 30, TBN 5 à 10, addit. (roest, oxid., schuim) - 1 à 2 kg olie per epk; nooit afgelaten, wel suppletie - oliegekoelde zuigers: SAE 30, TBN 5 à 10, …, detergentie i.v.m. afzettingen in hete punten
zuigermotoren 9 slide 2
Praktische aspecten van marinesmering centrifuges: - in parallel met smeerkringloop (1 à 2 x per dag totaal olievolume) - centrifuges werken op densiteitverschil J kunnen water elimineren - filters werken op afmetingen J kunnen geen water elimineren voorverwarmen van olie in tanks: - gebeurt met “indirect” systeem niet met weerstandselementen J verdampen, kraken, cokes schuimvorming: - luchtdruppels gescheiden door oliefilm - waar onderdruk van pomp groot en ondichtheden - problemen van aanzuigingen water: - kleine druppels agglomereren door opwarmen tot 120 °C - daarna afscheiden in centrifuges - water doet sommige dopes neerslaan, het vermindert de smerende eigenschappen en verhoogt de viscositeit doorspoelen: in nieuwe machine; doorspoelen met olie op 40 °C na plaatsen van fijn gaasfilters elimineren: metaalbraampjes, roest, verf, …. analyse olie: - analyse dienst van olie mij. - visc. - vlampunt - % H2O - TBN - metalengehalte zuigermotoren 9 slide 3
Koeling (1) - tweetaktmotor: 1. fig 156 2. friswater 3 parallelle circuits
3. voorverwarmen met koelwater hulpdiesels (of stoom) 4. expansievat voor friswater
5. friswater met thermostaat - intrede temp. constant - vlugge opwarming 6. zeewater naar ladingslucht en olie J om zeewatercorrosie tegen te gaan, één grote zeewaterinstallatie: één groep filters, één groep pompen, korte pijpen, en één grote platen warmtewisselaar (fig 157) J op nieuwe binnenschepen systeem met BUN-koelers (fig 158)
zuigermotoren 9 slide 4
Koeling (2) - cilinderkoeling: (+ kopstuk - uitlaatklep - gasturbine) - koelwatertemperatuur niet te laag o vermijden condensatie zwavelzuurdampen o beperken koelerafmetingen - koelwatertemperatuur niet te hoog o smeerolie verliest smerende eigenschappen o materiaalsterkte gaat verloren o machinekamer warmt te veel op J uitredende temperatuur ca 85 °C - om thermische spanningen te beperken J )t = (tuit - tin ). 5 à 10 °C - zuigerkoeling: beperken van: - materiaalspanningen - afzettingen (klemmen) in zuigerveergroeven - hoge temperatuurcorrosie - injectorkoeling: o nauwkeurige beheersing t en )t o meestal gescheiden koelcircuit; om bij lekken de ganse hoeveelheid friswater niet te vervuilen
zuigermotoren 9 slide 5
Koeling (3) - olie- en ladingsluchtkoeling: o zeewater mag alleen gebruikt worden bij lage temp. bij hoge temperaturen geeft zeewater: corrosieproblemen hardheidsproblemen o ladingslucht na compressor terug tot 42 à 43 °C o olie koelen tot ca 40 °C - bescherming tegen bevriezen, cavitatie, corrosie o bevriezen: $ lage punten met afsluiter (aflaten) $ glycol toevoegen o cavitatie: $ hoog gelegen ontlucht-expansievat $ van uit expansievat, brede rechte pijp naar zuigzijde pomp o corrosie: $ gedistilleerd water $ ontluchting circuit $ beschermde bekleding (zinklaag) $ additieven J ALKALISCH maken (natriumbichromaat, natriumnitraat) J BESCHERMENDE FILM :oplosbare oliën - recuperatie van koelwarmte: o verwarming lokalen, brandstof, cargo, friswater productie o absorbtie koelmachines, ….
zuigermotoren 9 slide 6
Oplading: drukvulling - alleen nog turbooplading - nu courant 300% oplading gelijkdruk oplading: - hoog turbine rendement (gelijkmat. bestuiving) - slecht rendement van de groep bij deellast - beter motorrendement impuls- of stootoplading: - goed rendement van de groep bij deellast - snelle reactie op belastingsveranderingen - minder goed motorrendement keuze van oplaadsysteem - motoren met korte antwoordtijd: elektrogeengroep, tractiemotoren, stand-by groepen J IMPULSSYSTEEM nu - scheepspropulsie J GELIJKDRUKSYSTEEM o antwoordtijd motor << schip o schepen meestal op vollast en dan is 0geldruk $0impuls o gelijkdruk lagere be dan impuls (minder tegendruk in motor uitlaat) grote tweetakters: gel. druk geassisteerd elektr. blazer fig 159 grote viertakters: gel. druk zonder assistentie: moderne turbogroepen hebben hoog rendement en 4-takters hebben minder spoelvermogen nodig zuigermotoren 9 slide 7
Nakoeling - doel: oDK o therm. belasting motoronderdelen L - koperlegering buizen: corrosie (zeewater!) J duur
ΔTlucht - effectiviteit = Tlucht,in − Twater,in
max 80 %
Tlucht J 42 ° à 43 °C - vermijden condensatie niet lager J - H2SO4 corrosie van segment - bij gebruik van “low grade fuel” lucht terug opwarmen bij deellast (Pe < 0.45 Pmax) om ontstekingsproblemen tegen te gaan
- schepen in hete vochtige gebieden J waterafscheider (Tlucht < verzadigingstemperatuur) Vervuiling van de turbogroep compressor: - stofdeeltjes - oliedampen - zoutafzettingen
pe,comp L mc L Tuitl K 0comp L
turbine: vervuilen - zware brandstof tegen - λ < 1.8 druk K Pturbo L - deellast en lage temp zuigermotoren 9 slide 8
Karakteristieken van moderne turboladers voornaamste parameters:
p2 en 0globaal p1
- p 2 = 2.8 tot 3.5 voor tweetakters p1 3.2 tot 4 voor viertakters - 0globaal : is sterk verbeterd vooral bij deellast fig 161 effect op motor: - Pe K - Twand L - be L be L wegens: - kleinere hoogte inlaatpoorten - kortere openingstijd uitlaatklep - minder tegendruk - kleinere hulpblazers die pas in werking komen bij kleiner vermogen - overmaat energie naar: vermogen turbine warmte recuperatie
zuigermotoren 9 slide 9
Tweetrapsoplading 1. ééntrapsoplading tot 4/1 2. speciale motoren met zeer hoge pe pmax beperkt! J ,L en tweetrapsoplading J moeilijk te starten J hoger verbruik Pielstck PC2-5-BTC fig 162 popl = 4.3 bar pe = 22.5 bar , = 9.5 3. hyperbar motoren pe = 30 bar; popl 5/1; , = 7 pmax = 150 bar J geeft stabiele werking bij pe >>> en n <<< nadeel: zeer hoog verbruik
zuigermotoren 9 slide 10
Aanpassen v/d turbogroep aan motor - normaal: bij belastingverandering J wordt STABIEL als nmot. K J meer brandstof J Tuitl. K J Pturbine K J massa lucht K maar nmot. K dus meer debietafname - fig 163 pompen is meest te vrezen pe > en nmot. < (pompen als tegendruk > dan compressordruk) kan zeer brutaal worden J harde kloppen - pompgrens ligt in gebied van hoog compressorrendement om veiligheid te hebben goede aanpassing o motorgegevens aan turboconstructeur pe, n, drukken, luchtdebieten, kleptiming, …. o turboconstructeur
bv. 8- tal huizen
≠ rotoren en diffusoren v/d compressor ≠ rotoren en straalpijpen van de turbine
J 1 combinatie; die nog verder aangepast
- binnendiameter diffusor en aantal schoepen - uitlaatgasdoorstroomsectie - klepoverlapping en vooruitlaat
zuigermotoren 9 slide 11
