ارتقاء کارآئی کشتی

با توجه به پیشرفت‌های صورت گرفته در زمینه سیستم توربوشارژرها، پروژه تحقیق و توسعه موتورها با سوخت دارای آلودگی پائین برای کشتی‌ها بسیار بااهمیت جلوه می‌کند. در این راستا با پروژه‌ای که با هدف توسعه فن‌آوری‌های جدید و به‌منظور کاهش شدید آلودگی‌های حصال از موتورهای دیزلی دریائی به‌عنوان هرکولس نامگذاری شده است آشنا می‌شویم.
در این پروژه نه تنها کاهش آلودگی؛ بلکه کارآئی، قابلیت اطمینان و همچنین هزینه‌های مربوط به موتورها (در طول عمرشان) مدنظر قرار گرفته است. مدیریت این پروژه بر عهده Uleme EEIG که یکی از شرکت‌های متعلق به دو شریک اصلی گروه تحقیقاتی یعنی MAN B&W و Wartsila است، می‌باشد. در این پروژه ۴۰ سازمان از ۱۰ کشور اروپائی همکاری و مشارکت می‌کنند. کمیسیون اروپا ۱۵ میلیون یورو از بودجه ۳/۳۳ میلیون یوروئی پروژه هرکولس را عهده‌دار شده است.
این پروژه در ماه مارس سال ۲۰۰۴ میلادی تلاش خود را آغاز کرده است و برنامه‌ریزی آن به‌گونه‌ای صورت گرفته است که تا اواسط سال ۲۰۰۷ میلادی به پایان برسد.
با تو جه به عظمت این پروژه ایجاد یک ساختار مدیریتی ضروری می‌نمود. بنابراین این‌کار تحقیقای به ۹ گروه کاری با WP، هجده عنوان کاری و پنجاه و چهار زیرپروژه تقسیم شد.
● اشکال هندسی مختلف
نظر به روش‌های مختلف توربوشارژ، عنوان کاری ۱/۳ به شرکت‌های ABB و Wartsila، دانشگاه تکنولوژی هلمسینکی و دانشگاه فنی ملی آتن واگذار گردید که مواردی چون؛ عوامل توربوشارژ فشار بالا برای موتورهای دیزل ۳ و ۴ زمانه، اشکال هندسی مختلف اجزاء توربوشارژ برای موتورهای دیز ۲ زمانه و بررسی تورهای الکتریکی کمکی (PTO و PTI) برای موتورهای دوزمان را شامل می‌شد.
با پشت سر گذاشتن نیمی از پروژه رد سال گذشته، مطالعات امکان‌سنجی تجهیزات مربوط به سیستم انتقال قدرت PTO و PTI برای موتورهای دوزمانه در حال پیشرفت بود و همچنین بررسی و تحقیقات شبیه‌سازی توربوشارژ فشار بالا و نیز آزمایش عملکرد اشکال هندسی مختلف موتورهای دوزمانه در حال انجام بود.
در عنوان کاری ۲/۳، متخصصان شرکت‌های KEGUEL، Man B&W و PBS urbo توربوشارژ هوشمند را با اهداف زیر موردبررسی قرار می‌دهند:
▪ قسمت‌های دستگاه توربوشارژر در ناحیه جریان متغیر برای موتورهای دیزل دوزمانه.
▪ بررسی دستگاه توربوشارژرهای با کمک نیروی الکتریکی (PTI/PTO) برای موتورهای دیز دوزمانه.
▪ تحقیق توربوشارژهای چندمرحله‌ای
گزارش پیشرفت پروژه در سال گذشته نشان داد که شبیه‌سازی قسمت‌های ناحیه جریان متغیر نهائی شده است و این‌کار با یک مطالعه مفهومی قسمت‌های ناحیه تراکم ناپایدار صورت گرفت. همچنین ساخت یک واحد تست PTI/PTO کامل شد و پیکربندی با طاق ویژه در حال توسعه بوده و مطالعات برای راه‌اندازی‌های هیدرولیکی و الکتریکی در حال انجام بود.
برحسب موارد ناشی از مطالعات صورت گرفته در گروه کاری سوم (WP۳)، شرکای پروژه در یک چارچوب زمانی اقدام به تهیه لیستی از اشکال مختلف هندسی دستگاه توربوشارژر، توربوشارژرهای چندمرحله‌ای مجهز به خنک‌کننده و سیستم‌های PTI/PTO کردند که اطلاعات مربوط به پیشرفت کار دو عنوان کاری در سایت اینترنتی www.ip-hercules.com موجود است.
● ارتقاء راندمان
از رویکردهای قوی MTU، پرداختن به فن‌آوری‌های کلیدی و اقدام به سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه است. که در همین راستا سوپرشارژ به همراه سیستم‌های تزریق سوخت، الکترونیک موتور، مواد و کنترل آلودگی‌های حاصل می‌تواند یکی از موضوعات اصلی باشد.
مرحله مهم در توسعه موتورهای دیزل به دور بالای MTU طی دو دهه اخیر مربوط می‌شد. ابداع توربوشارژ دومرحله‌ای برای سری موتورهای ۱۱۶۳ در حال ۱۹۸۶ میلادی و همچنین استفاده از توربوشارژ تک‌مرحله‌ای فشار بالا در موتور دیزل ۲۰V۸۰۰۰، که موتوری بسیار قوی است.
در ماه دسامبر سال ۲۰۰۵ میلادی صندوق سرمایه خصوصی اروپا (EQT) واحد تجاری Chrysler off-Highway را از گروه Diamler Chrysler خریداری نمود.
EQT از دوراندیشی لازم در جهت طرح افزایش سرمایه برای تحقیق و توسعه و هزینه‌های مربوط به MTU، به‌منظور اطمینان از رشد و توسعه آینده و پیش‌گامی در فن‌آوری برخوردار است.
واحد بازرگانی قبلی Diamler Chrysler در میان شرکت‌های سرمایه‌گذار با اختصاص نسبت هزینه به درآمد معادل ۶ درصد در بخش تحقیق و توسعه دارای رتبه برتر است.
سیاست و هدف تحقیق و توسعه؛ پیشرفت فن‌آوری‌های دستگاه توربوشارژر و تزریق سوخت و هوا گاورنر الکترونیکی، تجهیزات و وسایل مونیتورینگ است. در این راستا همچنین هدف ارائه سیستم‌های پس از اگزوز به‌عنوان قسمتی از سیستم MTU می‌باشد.
تلاش‌های اخیر در زمینه دستگاه توربوشارژر بر روی افزایش کارائی، بالا بردن فشار، بازنمائی جامع کمپرسور، عملکرد نهائی مؤثر، مصرف سوخت و وزن موتور تمرکز پیدا کرده است. MTU به مسائل زیست‌محیطی موتورهایش به اندازه مسائل جاری اهمیت می‌دهد. آلودگی حاصل از موتورها و مصرف سوخت به اندازه نسبت توان بالا به وزن و چگالی توان بالا به‌طور روزافزون از عوامل مؤثر در بازار فروش و موفقیت تجاری موتورهای دیزل دوربالا به حساب می‌آیند.
در تلاش‌های تحقیقاتی کارخانه، ارتباط بین کارآئی و تکنولوژی دستگاه توربوشارژر و آلودگی موتور نسبت به همه چشمگیرتر است.
● کاهش آلودگی‌ها
ABB Turbo Systems به‌عنوان یک متخصص سوئیسی تعریف روشنی از قابلیت‌هائی که دستگاه توربوشارژرها می‌توانند به‌عنوان یک راه‌حل برای مشکل مالکان کشتی‌ها در مقابل الزامات شدید محیط‌زیستی داشته باشند ارائه داد.
حجم بهینه هوا در سیلندر، گازروبی مؤثر سیلندر و مصرف کامل سوخت که باعث کارآئی بالای موتور و بار حرارتی کمتر می‌شود، به این نکته اشاره دارد که دستگاه توربوشارژر می‌تواند علاوه بر بالا بردن عملکرد موجب کاهش دی‌اکسیدکربن، اکسیدهای نیتروژن و دوده خروجی از موتور شود.
دستگاه‌های توربوشارژر جدید ABB بدون شک دارای کارآئی بالا بوده و با استفاده از پره‌های آلومینیومی نسبت فشار در بار کامل آنها بیش از ۵ خواهد بود.
با نرخ مصرف کمتر و بهبود کلی کارآئی موتور و کاهش دی‌اکسیدکربن، سیستم‌های توربوشارژر می‌تواند بر روی سطح آلودگی دوده خروجی مؤثر باشد. یک روش قطع آلودگی حاصل از دود، بهبود تغذیه سیلندر در بارهای پائین می‌باشد. دستیابی به آن می‌تواند از (طریق بسته شدن متغیر سوپاپ ورودی و هندسه‌های مختلف توربین: Variable Turbine Geometry).
(VTG و یا ایجاد یک مسیر فرعی کمپرسور تا دستگاه توربوشارژر به توربین تأمین شود) سطوح بسیار بالاتر باید در خلال عملکرد با بار کم در هر دو حالت VTG و هم مسیر فرعی کمپرسور تا دستگاه توربوشارژر به توربین اعمال گردد.
توربوشارژرهای دارای VTG همچنین می‌توانند برای اثر بر موتورهای گازی به‌کار گرفته شوند. به این طریق که کنترل دقیق نرخ هوا به سوخت اعمال شده، بدون از دست رفتن کارآئی امکان‌پذیر شود.
ABB به تازگی نسل دستگاه‌های توربوشارژر TPL-C خود را برای موتورهای دور متوسط، دیزل‌های چهارزمانه و موتورهای گازی در محدوده توان ۳ تا ۲۰ مگاوات معرفی کرده است. کمپرسورهای شعاعی و توربین‌های محوری سری مذکور این قابلیت را فراهم می‌کنند که جریان افزایش قابل توجهی داشته و نیز باعث کارآئی دستگاه شده و نرخ‌های فشار ۲/۵ و ۵ (فشار ۲/۵ با انتخاب خنک‌کننده کمپرسور قابل دستیابی می‌باشد) برای زمانبندی سوپاپ miller بر روی بیشتر انواع موتورهای جدید می‌باشد.
این شرکت همچنین بازار خود را با توسعه سری‌های TPS-F برای استفاده در گروه توان‌های ۵۰۰ تا ۳۳۰۰ کیلووات رونق داده است.
در موتورهای دیزل کوچک، دور متوسط، دوربالای بزرگ و نیز موتورهای گازی دستگاه‌های جدید، کارآئی و نرخ فشار در بار کامل (تا ۲/۵) مرهون تلاش طراحان موتور برای افزایش فشار مؤثر متوسط حقیقی (BMEP) و کاهش نرخ مصرف سوخت به همراه کاهش آلودگی توسط فرآیند Miller است.
گروه دستگاه‌های توربوشارژر TPS-F همچنین نمونه‌های خاص یکپارچه VTG و یک اتصال فرعی را شامل می‌شوند.

مترجم: علی فرامرزی‌فر
منبع: Shipping World & Shipbuildin

منبع : ماهنامه پیام دریا