船用甲醇发动机试验台用燃料供给系统的制作方法

1.本发明涉及一种新能源发动机的试验装置，特别涉及一种中速甲醇发动机(300rpm≤n≤1000rpm)和低速甲醇发动机(n≤300rpm)台架试验装置的燃料供应系统，属于新能源发动机技术领域。


背景技术：

2.随着国家“双碳战略”的逐步实施，甲醇燃料作为一种碳中和的清洁能源越来越受到关注，在船舶动力领域已得到广泛的应用研究。全球各大船舶发动机厂都在进行甲醇燃料发动机的开发，力争在2025年之前将船用甲醇燃料发动机推向市场。目前，并没有成熟可靠的甲醇燃料供给系统来满足船用甲醇发动机的试验测试。因此，迫切需要提供一种船用甲醇发动机试验台用燃料供给系统，解决甲醇发动机的试验问题，从而满足低速甲醇发动机和中速甲醇发动机的调试与试验，推进船用发动机低碳化发展。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种船用甲醇发动机试验台用燃料供给系统，在满足低速甲醇发动机试验的同时，也可兼顾中速甲醇发动机的试验研究。
4.本发明通过以下技术方案予以实现：
5.一种船用甲醇发动机试验台用燃料供给系统，包括设置在船用甲醇发动机试验室外的甲醇罐，燃料增压装置和压力调节装置，以及设置在船用甲醇发动机试验室内的注水单元、调温换热器、透气装置，吹扫装置和plc控制器，甲醇罐输出端通过单壁管依次与燃料增压装置和压力调节装置相连，压力调节装置输出端连接的双壁管穿墙后依次与船用甲醇发动机试验室内的注水单元和调温换热器相连，低速船用甲醇发动机试验台回流端及中速船用甲醇发动机试验台回流端分别通过对应的单向阀与甲醇罐回流端相连；压力调节装置的回流口a通过单壁管与甲醇罐回流端相连；连接注水单元和调温换热器的双壁管分别旁接透气装置和吹扫装置，调温换热器输出端的单壁管通过对应的球阀分别与船用低速甲醇发动机试验台输入端及船用中速甲醇发动机试验台输入端相连；plc控制器的信号线分别与低速船用甲醇发动机试验台甲醇检测器及中速船用甲醇发动机甲醇检测器电连接，所述信号线还分别与调温换热器的温度传感器、注水单元、透气装置和吹扫装置电连接。
6.本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
7.进一步的，所述甲醇罐为常压容器，甲醇罐容量为同功率柴油发动机燃料箱容量的2倍以上，甲醇罐的罐体材料为316l不锈钢。
8.进一步的，所述燃料增压装置包括输送泵、加压泵、升温换热器和过滤器，甲醇罐输出端通过单壁管依次与输送泵、加压泵、升温换热器和过滤器相连，将甲醇罐内的甲醇通过输送泵输送至加压泵加压至1.4mpa～1.6mpa后通过升温换热器升温至40℃～50℃，再经过滤器将甲醇过滤至甲醇中最大颗粒≤10um后通过单壁管输入到压力调节装置输入端。
9.进一步的，所述压力调节装置包括通过单壁管依次相连的第一单向阀、第一球阀
和第一两通电磁阀，在连接第一单向阀和第一球阀之间的单壁管上旁接第二两通电磁阀，再通过第二单向阀与回流口a相连，第一两通电磁阀与双壁管内管相连，双壁管外管通过第三单向阀接透气口b；溢流阀一端旁接在第一两通电磁阀与双壁管内管的连接处，溢流阀另一端通过单壁管与回流口a相连；
10.进一步的，所述注水单元包括流量计和喷枪，与压力调节装置输出端相连的双壁管一端穿过船用甲醇发动机试验室的墙体，注水管一端依次通过第二球阀、流量计、喷枪与双壁管内管一端相连，双壁管另一端与调温换热器相连。所述注水单元的注水水压大于双壁管内管的甲醇压力0.09～0.1mpa，注水后甲醇浓度下降4％～5％；plc控制器的信号线与流量计电连接。
11.进一步的，所述调温换热器通过输入85℃～90℃的热水换热，将甲醇温度提升到68℃～75℃。
12.进一步的，所述透气装置包括透气风机和变频控制器，透气风机输出风管与连接注水单元和调温换热器的双壁管外管相通，透气风机的输出气压0.09mpa～0.1mpa；所述变频控制器与plc控制器的信号线相连。
13.进一步的，所述吹扫装置包括通过单壁管依次相连的氮气瓶、第六球阀、第三两通电磁阀和吹扫风机，吹扫风机输出风管与双壁管内管相通，吹扫风机输出氮气气压为0.30mpa～0.45mpa；所述plc控制器的信号线与第三两通电磁阀电连接。
14.本发明将甲醇燃料的增压、调压、注水、调温、透气、吹扫以及控制及安保集成于一体，提供了船用甲醇发动机台架测试的高效优质的甲醇燃料供给系统，结构紧凑、操作方便、自动化程度高、集成度好，能同时满足船用甲醇中速发动机和船用甲醇低速发动机的燃料供给要求，通用性好，显著提高了船用甲醇发动机的台架测试效率。
15.本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和本发明的实施例对本发明作进一步说明。
18.如图1所示，本发明包括设置在船用甲醇发动机试验室10外的甲醇罐1，燃料增压装置2和压力调节装置3，以及设置在船用甲醇发动机试验室10内的注水单元4、调温换热器5、透气装置6，吹扫装置7和plc控制器8，甲醇罐输出端11通过单壁管20依次与燃料增压装置2和压力调节装置3相连。甲醇罐1为常压容器，其容量为同功率柴油发动机燃料箱容量的2倍以上，甲醇罐1的罐体材料为316l不锈钢，防止发生气蚀，延长其使用寿命。
19.燃料增压装置2包括通过单壁管20依次相连的输送泵21、加压泵22、升温换热器23和过滤器24，输送泵21和加压泵22将甲醇罐1内的甲醇加压至1.0mpa后通过升温换热器23升温至45℃，再经过滤器将24甲醇过滤至甲醇中最大颗粒≤10um后通过单壁管20输入到压力调节装置3的输入端。升温换热器23确保甲醇始终处于液态，避免因喷入船用甲醇发动机气缸之前的甲醇温度过高气化而产生气蚀现象。
20.压力调节装置3包括通过单壁管20依次相连的第一单向阀31、第一球阀32和第一两通电磁阀33，在连接第一单向阀31和第一球阀32之间的单壁管20上旁接第二两通电磁阀34，再通过第二单向阀35与回流口a相连，第一两通电磁阀33与双壁管内管301相连，双壁管外管302通过第三单向阀36接透气口b。溢流阀37一端旁接在第一两通电磁阀33与双壁管内管301的连接处，溢流阀37另一端通过单壁管20与回流口a相连，通过设定溢流阀37的1.4mpa～1.6mpa的溢流压力来完成对甲醇的输送压力控制及调节回流压力，以满足甲醇发动机的需求。
21.第一两通电磁阀33能实现燃料供给系统正常切断和紧急切断功能，第二两通电磁阀34能实现将甲醇及时泄放回甲醇罐1的功能。当船用甲醇发动机试验过程中发生突发故障时，控制系统报警，通过plc控制器8指令关闭第一两通电磁阀33和开启第二两通电磁阀34，从而及时切断向船用甲醇发动机的燃料供应，同时将单壁管20内的燃料及时送回甲醇罐1中，确保船用甲醇发动机的安全。
22.注水单元4包括流量计41和喷枪42，与压力调节装置3的输出端相连的双壁管30一端穿过船用甲醇发动机试验室10的墙体101，注水管44一端依次通过第二球阀43、流量计41、喷枪42与双壁管内管301一端相连，双壁管301另一端与调温换热器5相连。注水单元4的注水水压大于双壁管内管301的甲醇压力0.1mpa，注水后甲醇浓度下降5％。防止甲醇气化潜热过大，导致进气温度过低。plc控制器8的信号线81分别与喷枪42控制阀及流量计41电连接，用于及时采集注水的实际流量，也用于控制喷枪42的喷水量的大小。注水单元4为甲醇/水混合设计提供足够流量和压力的淡水，以减少氮氧化物排放，满足imo tier iii标准(国际海事组织减少发动机排气污染的第三级标准)。
23.调温换热器5通过输入85℃～90℃的热水换热，调温换热器通过输入85℃～90℃的热水换热，将甲醇温度提升到68℃～75℃。调温换热器5输出端的单壁管20分别通过第四球阀51、第五球阀52与船用低速甲醇发动机试验台40的输入端及船用中速甲醇发动机试验台50的输入端相连。根据使用需要开启第四球阀51或第五球阀52，将70℃的甲醇/水混合燃料输送到船用低速甲醇发动机或船用中速甲醇发动机进行试验。低速船用甲醇发动机试验台40的回流端及中速船用甲醇发动机试验台50的回流端分别通过对应的第四单向阀401、第五单向阀501与甲醇罐回流端12相连。
24.plc控制器8的信号线81分别与低速船用甲醇发动机试验台甲醇检测器402及中速船用甲醇发动机甲醇检测器502电连接，信号线81还分别与调温换热器5的温度传感器53电连接。当低速船用甲醇发动机试验台甲醇检测器402或中速船用甲醇发动机甲醇检测器502检测到有燃料泄漏时，控制系统报警，即可通过plc控制器8指令关闭第一两通电磁阀33并开启第二两通电磁阀34，及时切断向船用甲醇发动机供应的3燃料，同时将单壁管20内的燃料送回甲醇罐1中，确保正在试验的船用甲醇发动机的安全。当调温换热器5的温度传感器53检测的燃料温度不在许可的范围内时，控制系统报警，必须及时关闭第四球阀51或第五球阀52，停止向低速船用甲醇发动机试验台40或中速船用甲醇发动机50输送燃料。
25.透气装置6包括透气风机61和变频控制器62，透气风机输出风管611与连接注水单元4和调温换热器5的双壁管外管301相通，透气风机61的输出气压0.1mpa；变频控制器62与plc控制器的信号线81相连。船用低速甲醇发动机或船用中速甲醇发动机试验期间，通过透气风机61向双壁管外管302正压送风，直至从透气口b排入大气。
26.吹扫装置7包括通过单壁管20依次相连的氮气瓶71、第六球阀72、第三两通电磁阀73和吹扫风机74，吹扫风机输出风管741与双壁管内管301相通，吹扫风机74输出的氮气气压为0.30mpa～0.45mpa。在船用甲醇发动机试验过程中出现泄漏以及启动和停机时，通过plc控制器8指令开启第三两通电磁阀73，氮气瓶71中氮气通过吹扫风机74将双壁管内管302中残留的甲醇通过压力调节装置3的回流口a通过甲醇罐1顶部的排气管12排出，确保试验台上的船用甲醇发动机安全运行。
27.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。