Engine-Operation 界面

EGB的硬件布置

一、Variable EGB 運用的場合

顧名思義，可變的廢氣旁通也就是廢氣旁通裝置，通過旁通主機多余的廢氣一方面來進行能量利用，另一方面，優(yōu)化和保護主機的運行工況，它用于下述三個場合：

1、 Arctic Bypass 北極區(qū)域（環(huán)境溫度低）

北極區(qū)域環(huán)境溫度低，廢氣旁通，其主要作用是有利于主機在北極區(qū)域（寒冷的地方）的正常運行，北極區(qū)域，環(huán)境溫度低，大氣密度大，同樣轉速下，主機掃氣壓力增大，增大的掃氣壓力會使主機的燃燒壓力超過主機設定的氣缸最大壓力，通過廢氣旁通，減少進入主機增壓器的廢氣量，進而降低增壓器轉速，使主機掃氣壓力相應降低，符合主機的掃氣壓力要求，優(yōu)化和保護主機。

2、 Part Load / Low Load Tuning 部分負荷/低負荷調諧

主機在部分負荷或低負荷時，關閉廢氣旁通系統(tǒng)（一般在75%負荷以下），使主機增壓器所需的廢氣能量、轉速與高負荷狀況下相當，使掃氣壓力與高負荷時差不多，當負荷高于75%負荷時，逐漸打開廢氣旁通裝置，保持主機最佳的掃氣壓力和增壓器轉速。

3、WHR: Waste Heat Recovery 廢熱回收利用

簡述這個作用之前，先介紹一下電力透平（Power Turbine) 和蒸汽透平（Steam Turbine),這兩種裝置就是高速旋轉設備，可連接發(fā)電機運轉進行發(fā)電，是將其它形式的能量轉化為電能，有的船上有這種設備，有的船上沒有。

廢熱回收利用一般用于帶有電力透平發(fā)電機和（或）蒸汽透平發(fā)電機的船上，其主要是一方面利用主機廢氣能量，另一方面維持主機安全運行，當使用蒸汽透平時，廢氣旁通裝置打開，使進入主機增壓器的廢氣能量減少，進入鍋爐的廢氣增多，鍋爐產(chǎn)汽量增大來滿足蒸汽透平的需要，當使用電力透平時，補償電力透平在其廢氣控制閥完全打開的情況下，廢氣能量還不能滿足其運行的需要時，當然廢氣旁通系統(tǒng)也可在電力透平（Power Turbine) 和蒸汽透平（Steam Turbine)同時運行的情況下使用，有的船舶只安裝電力透平（Power Turbine)，有的船舶只安裝蒸汽透平（Steam Turbine)，也有的船舶電力透平（Power Turbine) 和蒸汽透平（Steam Turbine)都有。

因本輪沒有電力透平（Power Turbine) 和蒸汽透平（Steam Turbine)，所以本輪的可變的廢氣旁通只適用于上述1 和2的場合。

二、Variable EGB 主要部件

1、 帶I/P(電流壓力變送器）氣動執(zhí)行器的可變開度旁通閥（可從完全關閉到完全打開）。

2. 掃氣空氣控制單元SCU（Scavenge Air Control Unit）該單元對于ME和ME-B主機，整合在ECS(Engine Control System)主機控制系統(tǒng)中，而對于MC型主機，其有獨立的掃氣空氣控制單元(SCU),其組成和功用與ME和ME-B主機類似。

三、Variable EGB 工作原理

1、Arctic Bypass and Part Load / Low Load Tuning 北極區(qū)域和部分負荷/低負荷調諧

通過控制進入主機增壓器的廢氣流量，控制增壓器渦輪的轉速，進而控制同軸的壓氣葉輪，進行調節(jié)掃氣空氣壓力，而廢氣流量的控制是通過安裝在廢氣總管分支管路上的可變旁通閥（執(zhí)行器）來進行控制，該可變旁通閥控制流過增壓器的廢氣流量，旁通閥開度小，增壓器廢氣流量大，掃氣壓力大，旁通閥開度大，進入增壓器的廢氣流量小，增壓器轉速低，掃氣壓力小，這個可變旁通閥的布置可以限制主機的掃氣壓力（如下圖）。

典型北極區(qū)域掃氣壓力曲線

2、 WHR 廢熱回收利用

該裝置是由EGB, 電力透平（Power Turbine)和（或）蒸汽透平（Steam Turbine)組成，而電力透平（Power Turbine)的廢氣流量控制是由電力透平控制閥PTCV(Power Turbine Control Valve)來進行控制的，電力透平（Power Turbine)和（或）蒸汽透平（Steam Turbine)產(chǎn)生的功率要能覆蓋整個船舶的電力需求，并且通過廢氣流量的調節(jié)還不能影響主機的安全運行，所以調節(jié)應滿足以下條件：

1. 最大的容許旁通量（取決于主機負荷）；

2. 最小的容許旁通量（取決于主機負荷）；

3. 最高的掃氣壓力；

4. 最低的掃氣壓力（取決于主機負荷）；

總的旁通廢氣流量取決于EGB旁通閥的流通面積和PTCV控制電力透平（Power Turbine)的流通面積，當最大的容許旁通量極限沒有達到或最低的掃氣壓力能夠保證時,PTCV打開，使部分廢氣流入電力透平（Power Turbine)，此時Variable EGB調節(jié)控制單元確保無論電力透平（Power Turbine)的PTCV在任何位置時均能滿足最小的旁通量和最低的掃氣壓力來滿足主機正常運行的需要，如果只使用蒸汽透平（Steam Turbine)，蒸汽透平需要額外的蒸汽（廢氣通過鍋爐產(chǎn)生更多的蒸汽），EGB將進行廢氣旁通（打開）提供給鍋爐產(chǎn)生更多的蒸汽，但這種情況必須要滿足主機的各種限制要求。

 帶電力透平和蒸汽透平的WHR

四、操作過程

1、Arctic Bypass and Part Load / Low Load Tuning  北極區(qū)域和部分負荷/低負荷調諧

掃氣空氣控制單元SCU使用EGB的可變旁通閥來調節(jié)掃氣壓力的，控制結構是一個基于掃氣壓力測量和掃氣壓力設定的閉環(huán)系統(tǒng)（如下圖），掃氣壓力的設定是一個動態(tài)參數(shù)，它來自于主機負荷的計算，而主機負荷是基于主機轉速，燃油油門刻度，或通過主機扭矩的測量來計算主機負荷。

SCU控制方框圖

2、 WHR 廢熱回收利用

廢熱回收利用限制的計算也是基于主機負荷，而對于MC型主機，主機負荷計算是基于主機轉速乘以燃油油門刻度。

控制EGB裝置的SCU是通過MOP界面來實現(xiàn)人機互動的，它是由PC(工控機），內裝EGB軟件程序和15英寸的觸摸屏并帶有鼠標的鍵盤來進行的，有的船整合在主機ECS系統(tǒng)中。

MOP界面SCU示意圖

MOP界面SCU 過程值示意圖

五、EGB裝置的應急運行工況

由于EGB裝置的硬件或電氣故障會導致其不正常運行，可根據(jù)故障情況采取如下應急運行措施：

1、 掃氣壓力傳感器失效或負荷參數(shù)計算失效（轉速或負荷油門），EGB裝置可進行手動模式，通過MOP界面，使用Chief Level權限，根據(jù)試航測試報告的數(shù)據(jù)，調節(jié)EGB執(zhí)行器至一定的開度，實現(xiàn)故障安全（Fail -safe ）運行。

2、如果多功能控制器MPC(Multi Purpose Controller)失效，手動調節(jié)至一定開度，實現(xiàn)故障安全（Fail -safe ）運行。

3、如果是配備WHR的主機，故障來源于電力透平（Power Turbine)的內部元件（如潤滑失效，發(fā)電機故障），此時PTCV快速關閉而EGB立即打開，避免主機增壓器過速和過壓。

4、如果是配備WHR的主機，故障來源于WHR的信號，此時運行電力透平（Power Turbine)已不允許，必須通過MOP界面設定“PTCV  Pos =0”來切斷WHR的運行。

六、FMEA（Failure mode, Effect and Analysis )for EGB裝置

FMEA: 故障模式、后果及分析是SCU控制系統(tǒng)內用來提供保養(yǎng)ECS MPC/MOP時該做什么，以及診斷MPC/MOP出現(xiàn)故障時發(fā)生什么的程序工具。

FMEA的表單主要由以下四個部分組成：

1. 部件名稱Component

2. 失效原因 Failure

3. 預警Precaution

4. 影響 Effect

通過FMEA很方便地進行保養(yǎng)和故障診斷，具體如下表：

參考資料：MAN ME - C10.5 + HPSCR說明書

原創(chuàng)作者系：

船機幫特約撰稿人：輪機長  朱永益