船機scr多路噴射控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型公開了船機SCR多路噴射控制系統(tǒng)，涉及在多臺船用柴油機SCR裝置的噴射控制技術，屬于船機排氣后處理系統(tǒng)領域。
【背景技術】
[0002]2008年10月，IMO正式通過了 MARPOL 73/78附則VI的修正案《Ν0Χ技術規(guī)則》，對放提出了三個階段的限制要求。隨著船機排放法規(guī)的加嚴和世界航運業(yè)的發(fā)展，針對當前船用柴油機的排放水平，單靠機內(nèi)凈化已難以滿足第三階段對NOx的排放限值要求，機外控制技術的應用已是必然，因此，在船用排氣后處理上SCR后處理技術是必然趨勢。
[0003]SCR(選擇性催化還原)技術是指在富氧條件下，選用合適的催化劑，使還原劑與廢氣中NOx的化學反應被催化加速，同時抑制還原劑被排氣中的氧氣氧化。使SCR實現(xiàn)NOx的快速、高效還原主要取決于催化劑、還原劑和反應溫度。
[0004]—般而言，車載重型柴油機配有I臺，民用船舶配有2?4臺柴油機，大型艦船配有6?8臺柴油機。而在傳統(tǒng)SCR裝置的設計中，噴射控制系統(tǒng)僅針對單個柴油機進行噴射控制，并沒有涉及多臺柴油機的復用。這對于艦船而言，不僅增加了艦用設計的負擔、浪費了艙內(nèi)空間，而且加大了艦載設備的重量。因此，本實用新型提出一種多路SCR噴射控制系統(tǒng)的設計。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型是針對船用多臺柴油機的后處理需要，提供一種多路SCR噴射控制系統(tǒng)。
[0006]船機SCR多路噴射控制系統(tǒng)，主要包括尿素柜，共軌管路，高壓噴嘴，排氣管路，手動閥A和B，過濾閥，高壓噴射栗，脈動阻尼器，調(diào)壓閥，電磁閥，減壓閥，止回閥和三通閥，
[0007]其中，尿素柜與高壓噴射栗通過手動閥A、B和過濾閥連接，手動閥A設置在尿素柜下游，手動閥B設置在高壓噴射栗的上游；脈動阻尼器安裝在高壓噴射栗的下游，用于消除噴射系統(tǒng)的管道內(nèi)液體壓力脈動的壓力容器，穩(wěn)定流體壓力和流量，提高高壓噴射栗的工作精度及噴射能力；尿素溶液經(jīng)過高壓噴射栗流出后，通過三通閥流入共軌管路進行分流，共軌管路后的噴射分路數(shù)量由艦船機艙布置的柴油機設定；共軌管路裝有調(diào)壓閥，用于監(jiān)測噴射共軌管路的壓力信息，并向控制系統(tǒng)反饋；共軌管路有輸出接口，每個輸出接口都對應單個噴射分路，噴射分路布置有電磁閥，減壓閥、止回閥和高壓噴嘴，減壓閥用于調(diào)節(jié)噴射溶液進入高壓噴嘴的壓力，止回閥用于防止管路溶液的倒灌保證管路中的正壓；高壓噴嘴有液體入口，安裝在各柴油機排氣管路上，其朝向和排氣流向保持一致；當共軌管路壓力超過設定閥值，控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)調(diào)壓閥和電磁閥的工作狀態(tài)，以保證管路噴射溶液的流量正常供應；
[0008]控制系統(tǒng)根據(jù)柴油機噴射量和排氣管路的位置信息，對噴射分路的電磁閥占空比或開閉時間進行分配，并安排個噴射分路的電磁閥工作時間及順序，以滿足共軌管路中尿素溶液的噴射需要，實現(xiàn)單栗對多路柴油機排氣管路的后處理，包含電源箱，控制器，電源供電線路和通訊總線，電源箱提供控制系統(tǒng)的電源；傳感器包括NOx傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、扭矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和液位傳感器；控制系統(tǒng)選用現(xiàn)場總線CAN通訊或總線+1/0控制方式，控制器通過電磁閥調(diào)節(jié)管路流量的供應。
[0009]所述的船機SCR多路噴射控制系統(tǒng)，尿素柜容積的大小由接入柴油機的數(shù)量決定，按一天連續(xù)工作時間來設定。
[0010]所述的船機SCR多路噴射控制系統(tǒng)，高壓噴射栗和高壓噴嘴分別替換為普通噴射栗和普通噴嘴，通過外接入壓縮空氣，對噴出的尿素溶液進行輔助霧化，普通噴嘴由液體和氣體兩個輸入口組成，壓縮空氣接入氣體入口 ；控制系統(tǒng)增加對空氣分路中的壓縮空氣電磁閥閉合的控制；壓縮空氣管路包含壓縮空氣源，電磁閥，手動閥和減壓閥；其中壓縮空氣源由艦船的空氣壓縮機提供，壓縮空氣流量由柴油機的數(shù)量決定；壓縮空氣的電磁閥僅用于控制閉合，不考慮占空比及流量分配問題，重點在于空氣分路中的減壓閥對壓縮空氣的壓力控制；普通噴嘴的設計增加壓縮空氣的管路接口，壓縮空氣的接入可在噴射管路中設計壓縮空氣接口，不局限在普通噴嘴上。
[0011]所述的船機SCR多路噴射控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實時接收多個柴油機的工況信號，包含扭矩、轉(zhuǎn)速、排氣流量和排氣溫度，根據(jù)柴油機排放特性，計算不同柴油機的排氣管路中需要噴射的尿素溶液量；控制系統(tǒng)打開噴射管路中連接尿素柜的電磁閥并發(fā)送工作指令給噴射栗，使噴射栗開始工作，噴射栗按計算的噴射量吸取尿素溶液通過管路傳輸給共軌管路。
[0012]綜合上述，本實用新型針對多路柴油機的排氣后處理問題，提出了采用單栗+共軌管路進行尿素溶液噴射控制的方案，不僅能滿足多路管路排氣處理的需要，而且能減小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，縮減設備的重量，滿足集成優(yōu)化的需要，更好地提高該系統(tǒng)的艦船適裝性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的高壓噴射栗系統(tǒng)圖。
[0014]圖2為本實用新型的控制系統(tǒng)圖。
[0015]圖3為本實用新型的普通噴射栗系統(tǒng)的壓縮空氣管路示意圖。
[0016]圖4是本實用新型的普通噴射栗系統(tǒng)的噴射管路示意圖。
[0017]圖中標號示意如下:P1-尿素柜，P2-共軌管路，P3-高壓噴嘴，P4-排氣管路，P6-普通噴嘴，P7-排氣管路，Vl-手動閥A，V3-手動閥B，V2-過濾閥，V4-高壓噴射栗，V5-脈動阻尼器，V6-調(diào)壓閥，V7-電磁閥，V8-減壓閥，V9-止回閥，VlO-三通閥，Vll-手動閥，V13-減壓閥，Cl-電源箱，C2-控制器，Dl-電源供電線路，tl-通訊總線，11-16為壓縮空氣的管路接口。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型以集成優(yōu)化、節(jié)省空間和優(yōu)化資源為目標，針對多臺船用柴油機的排氣后處理問題，提供了單栗多輸出的噴射系統(tǒng)的兩套設計方案。
[0019](I)高壓栗噴射方案
[0020]如圖1所示，本實用新型高壓栗噴射系統(tǒng)，包括尿素柜P1，共軌管路P2，高壓噴嘴P3，排氣管路P4，手動閥A和B，過濾閥V2，高壓噴射栗V4，脈動阻尼器V5，調(diào)壓閥V6，電磁閥V7，減壓閥V8，止回閥V9和三通閥V10。尿素柜Pl與高壓噴射栗V4通過手動閥A、B和過濾閥V2連接，手動閥A設置在尿素柜Pl下游，手動閥B設置在高壓噴射栗V4的上游，主要是因為艦船艙室的布置約束而定；尿素柜Pl容積的大小由接入柴油機的數(shù)量決定，按一天連續(xù)工作時間來設定。脈動阻尼器V5用于消除管道內(nèi)液體壓力脈動的壓力容器，穩(wěn)定流體壓力和流量，提高高壓噴射栗V4的工作精度及噴射能力。尿素溶液經(jīng)過高壓噴射栗V4流出后，通過三通閥VlO流入共軌管路P2進行分流，共軌管路后的噴射分路數(shù)量由艦船機艙布置的柴油機設定，一般為3?6路，每個噴射分路中接入可調(diào)電磁閥V7，減壓閥V8和止回閥V9。共軌管路P2安裝有調(diào)壓閥V6，用于監(jiān)測噴射共軌管路的壓力信息，并向控制系統(tǒng)反饋；如果超過設定閥值，則調(diào)節(jié)管路壓力，以保證管路噴射溶液的流量正常供應。
[0021]如圖2所示，控制系統(tǒng)包含電源箱Cl，控制器C2，電源供電線路Dl和通訊總線tl。電源箱Cl用于提供控制系統(tǒng)的電源；控制器根據(jù)設計需要可選用嵌入式處理系統(tǒng)、單片機或PLC，軍用級可選用加固機等；傳感器的種類和常用SCR系統(tǒng)一樣，包括NOx傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、扭矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和液位傳感器；由于該系統(tǒng)控制對象的電磁閥、噴射栗和傳感器較多，選用現(xiàn)場總線CAN通訊或總線+1/0控制方式。
[0022]控制系統(tǒng)包含以下幾個