Исследование морского двухтопливного двигателя на основе моделирования

Последние разработки сделали двухтопливные (DF) двигатели привлекательным альтернативным решением для обеспечения экономически эффективного соблюдения экологических норм. Настоящее исследование посвящено анализу безопасности морского DF-двигателя с целью выявления потенциальных аспектов безопасности. Исследование основано на интегрированной модели двигателя, разработанной в программном обеспечении GT-ISE™, которая позволяет прогнозировать как установившиеся режимы работы двигателя, так и переходные процессы. Модель включает модуль термодинамического моделирования двигателя и функциональный модуль системы управления двигателем; последний отвечает за реализацию заданных изменений нагрузки и переключение режимов работы. Сначала разработанная модель была валидирована по доступным опубликованным данным, а затем использована для моделирования нескольких тестовых случаев переключения топлива с газа на дизельное топливо и с дизельного топлива на газ при быстром и замедленном срабатывании перепускного клапана. Полученные результаты моделирования использовались для исследования потенциальных аспектов безопасности, возникающих в процессе эксплуатации двигателя. Результаты показывают, что согласование характеристик двигателя и турбокомпрессора, а также управление перепускным клапаном являются критически важными параметрами для обеспечения работы компрессора без помпажа при переходе с газового на дизельный режим. Сокращения: 0D: нульмерный; 1D: одномерный; BMEP: среднее эффективное давление по тормозу; CO2: диоксид углерода; DF: двухтопливный; D/G: дизель-генератор; DTG: переключение топливного режима с дизельного топлива на газ; ECA: зона контроля выбросов; ECS: система управления двигателем; EEDI: индекс энергоэффективности конструкции; GTD: переключение режима с газа на дизельное топливо; HFO: тяжелое топливо; IMO: Международная морская организация; LFO: легкое топливо; LNG: сжиженный природный газ; MCR: максимальная длительная мощность; NOx: оксиды азота; PHA: предварительный анализ опасностей; PI: пропорционально-интегральный; SOx: оксиды серы; TC: турбокомпрессор; WG: перепускной клапан; λ: коэффициент избытка воздуха.