haku: @supervisor Larmi, Martti / yhteensä: 54
viite: 8 / 54
| Tekijä: | Björkvall, Markus |
| Työn nimi: | Cylinder deactivation in medium-speed gas engines |
| Cylinderdeaktivering i medelvarviga gasmotorer | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | 68 s. + liitt. 5 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Energiteknik (K3007) |
| Valvoja: | Larmi, Martti |
| Ohjaaja: | Nuormala, Kimmo |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201603291611 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3638 | Arkisto |
| Avainsanat: | skip-firing skip fire cylinder deactivation methane slip metanutsläpp |
| Tiivistelmä (eng): | This thesis discusses the use of skip-firing (cylinder deactivation) in Wärtsilä medium-speed gas engines. Previous tests have shown that methane slip at low loads can be reduced with the use of skip-firing. Engine tests were performed on four different Wärtsilä gas engines: three different bore sizes of 6-cylinder DF (Dual fuel) engines and a 16-cylinder SG (spark ignited) engine. The torsional vibration at the flywheel was measured along with output power variation and linear vibration levels at four locations on the generating set. The purpose of the tests was to compare how these values are influenced by the use of skip-firing compared to normal operation of the engine. The tests were designed to show both good and bad ways of choosing the set of cylinders to deactivate. Different skip-firing patterns were developed and tested with torsional vibration simulation software. The simulation results showed that the shear stress in the crank shaft and the power loss in the flexible coupling remained at acceptable levels. The trends of the torsional vibrations could be validated in the engine tests. The skip-firing results showed increasing torsional vibration amplitudes of the flywheel, which was expected with the more irregular firing intervals. The increase was significant on the 6-cylinder engines. On the 16-cylinder engine the amplitudes did not exceed the levels occurring in normal operation, if the cylinder deactivation parameters were chosen correctly. The linear vibration levels mostly remained at low levels. In some cases the vibration levels increased by up to 50%, but mostly they did not exceed the values measured in normal operation of the generating set. The measured linear vibrations were below both the limits set by the ISO 8528-9 standard and Wärtsilä's own design limits. According to these results, both torsional and linear vibrations remain at acceptable levels, when choosing the right combinations of cylinders to deactivate. This means that the testing in the future can be more focused on optimising the engine performance and minimising the emissions. |
| Tiivistelmä (swe): | Detta examensarbete behandlar användning av skip-firing (cylinderdeaktivering) i Wärtsiläs medelvarviga gasmotorer. Tidigare utförda tester har visat att metanutsläppen på låg belastning kan minskas betydligt med hjälp av skip-firing. För detta arbete testades generatoraggregat med fyra olika Wärtsilämotorer: 6-cylindriga DF-motorer i tre olika cylinderstorlekar och en 16-cylindrig SG-motor. Torsionsvibrationerna mättes på svänghjulet och linjära vibrationer mättes på fyra olika ställen på motorn och generatorn. Även generatorns elproduktion och variation i effekten mättes. Målet med testen var att jämföra hur mycket dessa värden påverkades genom användning av skip-firing i relation till normala användningsförhållanden. Testen planerades så att skillnaden mellan bra och dåliga sätt att välja deaktiverade cylindrar skulle bli så tydliga som möjligt. Flera deaktiveringsmatriser framställdes och deras påverkan på torsionsvibrationerna testades med hjälp av ett simuleringsprogram. Simuleringsresultaten visade att skjuvspänningen i vevaxeln och effektförlusten i den flexibla kopplingen hölls inom tillåtna värden. Storleksordningen av förändringen i torsionsvibrationernas simulerade amplitud kunde bekräftas i de egentliga motortesterna. Motortesternas resultat visade ökade nivåer av torsionsvibrationer, vilket var väntat som resultat av de mer ojämna tändningsintervallen, vid användning av cylinderdeaktivering. Ökningen var märkbar för de sexcylindriga motorerna. På den 16-cylindriga motorn kunde torsionsvibrationerna hållas under de i normal körning uppstående nivåerna, genom rätt val av parametrar för cylinderdeaktiveringen. De linjära vibrationerna hölls på låga nivåer i de flesta fallen. I vissa mätningar kunde de linjära vibrationerna öka med upp till 50 %, men i de flesta fallen var vibrationsnivåerna lägre än i normal användning av generatoraggregatet. De uppmätta linjära vibrationerna var i alla mätningar lägre än både ISO 8528-9 standardens gränser och Wärtsiläs egna gränsvärden. Enligt dessa resultat hölls både torsionsvibrationerna och de linjära vibrationerna på acceptabla nivåer, då rätt kombinationer av deaktiveringsmatriser och upprepningsvärden användes. Detta betyder att testen i fortsättningen kan fokuseras mer på att optimera motorernas prestanda och minimera utsläppen. |
| ED: | 2016-04-17 |
INSSI tietueen numero: 53422
+ lisää koriin
INSSI