Αξιολόγηση καλής λειτουργίας κινητήρα πλοίου μέσω σύγκρισης μετρήσεων επιδόσεων με προβλέψεις θερμοδυναμικού μοντέλου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση κύριας μηχανής πλοίου, της SULZER 6RTA48-T, μέσω του λογισμικού «MOtor THERmodynamics». Το θερμοδυναμικό μοντέλο βασίστηκε σε γεωμετρικά και λειτουργικά στοιχεία του κινητήρα. Η καλή πρόβλεψη των επιδόσεων της κύριας μηχανής στις δοκιμές πέδης και δοκιμές θαλάσσης, έδειξε ότι είναι δυνατή η πρόβλεψη της λειτουργίας της σε οποιοδήποτε εύρος φορτίου μεγαλύτερο ή ίσο του 50%. Η αξιολόγηση της λειτουργίας της κύριας μηχανής πραγματοποιήθηκε μέσω σύγκρισης των προβλέψεων του θερμοδυναμικού μοντέλου, με μετρήσεις από το πλοίο. Μελετήθηκαν περιπτώσεις που περιλαμβάνουν μετρήσεις σε διάφορα σενάρια λειτουργίας της κύριας μηχανής, όπως πλεύση πλοίου σε καλό καιρό, λειτουργία με ανομοιόμορφες πιέσεις στους κυλίνδρους, κα.. Στοιχεία από την αλληλογραφία πλοίου – εταιρείας, επιβεβαίωσαν ορισμένες διαπιστώσεις που προέκυψαν από την χρήση του θερμοδυναμικού μοντέλου. Τέλος, διαπιστώθηκε ότι τόσο η μοντελοποίηση όσο και η μέθοδος των ISO διορθώσεων οδηγούν σε κοινά συμπεράσματα για την πλειονότητα των μελετημένων περιπτώσεων.

This thesis presents the methodology and procedure in setting up the 6RTA48-T main engine in "MOtor THERmodynamics" ('MOTHER') simulation software. Firstly, geometric and operational data were collected and afterwards, the simulation model was created and tuned using Shop Test data; finally, it was validated using Sea Trials data. That simulation model is able to simulate the engine operation at any possible operating point with minimum 50% load of Maximum Continuous Rating (MCR) and maximum 100% load of MCR respectively. The simulations` results, allowed prediction of performance parameters, such as cylinder pressures, scavenge air pressure, brake power, turbocharger speed, within 3% of actual measured values at Shop Test and Sea Trials. Amongst the available “M/E Performance Reports”, eight representative cases were selected for performance evaluation and condition assessment. Simulations in “Motor Thermodynamics” simulation software at the selected operating points allowed the prediction of all engine parameters and direct comparison to the onboard measured data that had been reported in “M/E Performance Reports”. Finally, the ISO correction methodology was implemented by correcting the measured data to Shop Test conditions and the results were compared with those acquired by the simulation model.