¿La situación actual y la tendencia de desarrollo de los motores diésel marinos de alta potencia?
Autor: Chen Hui Fuente: China Shipping Magazine Fecha: 12 de junio de 2009 Clicks: 1304.
1. Introducción
En la actualidad, la industria de construcción naval de China ha logrado un rápido desarrollo. Las exportaciones de barcos representan más del 80% del volumen total de construcción naval. y regiones, convirtiéndose en la mayor industria de construcción naval del mundo y el primer país exportador de barcos. Según las estadísticas proporcionadas por la Asociación de la Industria de Construcción Naval de China, en el primer semestre de 2008, el volumen nacional de finalización de la construcción naval fue de 6.543.800.002.400 toneladas de peso muerto, y el número de pedidos de buques de mano fue de 6.543.8092.170.000 toneladas de peso muerto. Según las estadísticas de la British Clarksons Research Company sobre el volumen total de construcción naval en el mundo, el volumen de finalización de la construcción naval de China, el volumen de pedidos de nuevos barcos y el volumen de pedidos de barcos portátiles representan el 26, 39 y 34 de la cuota de mercado mundial, respectivamente. El estatus de mi país como potencia mundial en construcción naval continúa consolidándose, pero la industria de construcción naval de nuestro país es grande pero no fuerte, y el desarrollo de equipos de apoyo a los buques está muy rezagado. Entre ellos, el motor diésel marino es uno de los equipos de soporte clave del barco y el "corazón" del barco, y representa entre el 10 y el 15 del coste total de construcción del barco. Los motores diésel utilizados en los barcos construidos en mi país son principalmente productos comprados directamente en el extranjero o producidos con licencias de importación extranjeras. Según las estadísticas de la Aduana de China, en 2007, el volumen de importación de motores diesel marinos fue de 654.3879 millones de dólares EE.UU., un aumento del 76% respecto al año anterior. Tomemos como ejemplo las máquinas de baja velocidad. Aunque la producción aumenta año tras año, la brecha con respecto a la demanda es cada vez mayor. La situación de la maquinaria de velocidad media que soporta a los buques transoceánicos tampoco es optimista. El 70% de los envíos son productos importados, y el 30% restante son básicamente productos elaborados por empresas nacionales con licencias de producción.
En los últimos años, con la continua prosperidad de la industria naviera y el continuo aumento del tonelaje de construcción naval, la demanda mundial de motores diésel marinos de alta potencia supera la oferta. Sin embargo, la proporción de motores de producción nacional en los motores diésel marinos de China continúa disminuyendo y la tasa de localización es solo de alrededor del 40%. Por ejemplo, algunos grandes buques portacontenedores y petroleros de gran tamaño están equipados con motores importados. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar bien y rápidamente la industria de construcción naval de nuestro país, acelerar el desarrollo de los motores diésel marinos de mi país y formar una cadena industrial de apoyo a los buques completa y avanzada. Este artículo analiza el estado actual y las tendencias de desarrollo de la tecnología de motores diésel marinos de alta potencia en el país y en el extranjero, y señala los problemas que enfrenta la industria de motores diésel marinos de alta potencia de mi país, con el fin de proporcionar una referencia para el desarrollo de mi país. Industria de motores diésel marinos de alta potencia.
2. Desarrollo técnico de motores diésel marinos de alta potencia
En la actualidad, los buques de transporte, especialmente los de navegación oceánica, se están desarrollando hacia buques de gran escala, automatizados e inteligentes, y También han aparecido motores diésel marinos de gran diámetro, modelos inteligentes de gran potencia, bajas emisiones, bajo consumo de combustible y alta fiabilidad. En los últimos años, las principales empresas de motores diésel marinos del mundo han lanzado nuevos motores diésel marinos. Estos motores diésel adoptan una gran cantidad de nuevas tecnologías y resultados de investigación, como tecnología de control de emisiones y combustión, tecnología de diseño modular y tecnología de turbocompresor de alta eficiencia. Y tecnología de inyección de combustible de riel de alta presión, tecnología de control electrónico, etc.
1. Incrementar la presión efectiva promedio y la potencia de una sola máquina.
Aumentar la presión media efectiva y la potencia unitaria, así como reducir el peso específico y el volumen específico son los principales objetivos que persiguen los motores diésel marinos de alta potencia desde hace mucho tiempo. En la actualidad, la presión efectiva promedio de los motores diesel marinos de alta potencia está aumentando, pero la presión máxima de combustión también está aumentando, lo que afecta la confiabilidad y vida útil del motor diesel. Por lo tanto, la potencia actual de una sola máquina aumenta principalmente aumentando el diámetro del cilindro y el número de cilindros. Otra opción para aumentar la potencia de un solo motor es desarrollar un motor en V. En la actualidad, no hay problemas técnicos con los motores diésel de 16 cilindros tipo V de baja velocidad o de 18 cilindros tipo V, que pueden satisfacer el requisito de potencia de una sola máquina de 92.000 kW. Dado que la presión efectiva promedio es muy alta, incluso si la hélice se opera de acuerdo con las características de la hélice, es difícil garantizar el rendimiento en condiciones de trabajo bajas. Por lo tanto, se deben tomar varias medidas para optimizar el rendimiento del motor diesel. bajo diversas condiciones de trabajo. Actualmente, los métodos comúnmente utilizados consisten en adoptar medidas como purga en condiciones de trabajo altas, derivación de admisión y escape en condiciones de trabajo bajas o STC (impulso secuencial).
2. Control de combustión y emisiones
Las medidas de control de emisiones para motores diésel marinos se pueden dividir en control interno y control externo. El control en la máquina se refiere a la reducción de las emisiones contaminantes antes de quemar la mezcla combustible.
Las principales medidas son: adoptar tecnología de recirculación de gases de escape (EGR) dentro y fuera del motor; optimizar los parámetros estructurales y operativos del motor diésel; adoptar tecnología de reducción de óxido de nitrógeno húmedo, etc. El control externo se refiere a una reducción adicional de las emisiones basada en controles a bordo, como la reducción catalítica selectiva (SCR) y la depuración de gases de escape. Tanto las medidas internas como las externas pueden hacer que los motores diésel marinos cumplan con los estándares, pero el costo de las medidas externas para lograr el mismo efecto es aproximadamente de 4 a 5 veces mayor que el de las medidas internas. Por lo tanto, los motores diésel marinos todavía utilizan en su mayoría métodos de control interno combinados con métodos automáticos. tecnología de monitoreo.
La investigación y el desarrollo de motores diésel marinos, las instituciones de producción y las empresas extranjeras han llevado a cabo investigaciones sobre tecnologías de combustión y control de emisiones. En los últimos años, la tecnología de inyección de combustible ferroviaria controlada electrónicamente se ha aplicado bien en motores diésel marinos. Puede darse cuenta de que el motor diésel inyecta combustible en el cilindro con un ángulo de avance de inyección optimizado y una presión de inyección bajo diferentes cargas, lo que no sólo reduce el consumo de combustible, sino que también reduce las emisiones de óxido de nitrógeno. Además, la tecnología de sobrealimentación de alta presión, la tecnología de combustión de alta eficiencia y la tecnología de control electrónico también se utilizan ampliamente como tecnologías importantes para la tecnología de combustión y control de emisiones.
3. Tecnología de control electrónico inteligente
En agosto de 2005, se entregó en la fábrica de motores diésel marinos de Dalian el primer motor marino inteligente de siete cilindros (7RTflex58T-B) del mundo, con un máximo de potencia. potencia de 15.260kW. En ese momento, el sistema de control electrónico WECS9520 más avanzado del mundo se utilizaba para controlar la inyección de combustible, la apertura y el cierre de la válvula de escape, el arranque y la marcha atrás del motor principal, reemplazando los controles hidráulicos y neumáticos tradicionales para hacer que el motor diésel arda más completamente. Debido a que este modelo adopta control por computadora y elimina el sistema de árbol de levas, la operación es más simple y conveniente, lo que reduce efectivamente el peso del host y tiene las características de confiabilidad, flexibilidad y gran compatibilidad. A medida que la construcción de barcos se vuelve cada vez más grande e inteligente, la inteligencia se ha convertido en una tendencia inevitable en el desarrollo de motores diésel marinos.
4. Tecnología de confiabilidad
El mayor tamaño y las mayores especificaciones de los motores diésel marinos han traído mayores requisitos a las piezas (o módulos) de los motores diésel, especialmente a las piezas relacionadas con la cámara de combustión y a las condiciones de trabajo. de las piezas móviles de fricción son aún peores y su fiabilidad ha llamado mucho la atención. Los focos de investigación incluyen tecnologías clave como el diseño de confiabilidad, la fricción y el desgaste y el diagnóstico de fallas.
5. Tecnología de diseño general del motor diésel.
Los motores diésel marinos también deben tener un excelente rendimiento general y adaptabilidad en diversas condiciones de trabajo. Por lo tanto, sobre la base de mantener la confiabilidad, economía, bajas emisiones y fácil mantenimiento del modelo de vehículo, la estructura general del motor diésel se optimiza para hacerlo más compacto, de menor tamaño y más liviano. Las principales tecnologías clave utilizadas incluyen: tecnología de diseño modular, análisis de diseño CAD 3D, tecnología de simulación de optimización de estructura y rendimiento, etc.
3. Situación actual de la industria de motores diésel marinos de alta potencia en China
1. Motores diésel marinos de baja velocidad
Motores diésel de alta potencia y baja velocidad se utilizan principalmente en graneleros, petroleros y portacontenedores. La mayoría de los grandes buques oceánicos utilizan motores diésel de dos tiempos. A juzgar por la cuota de mercado global de productos de motores de baja velocidad, los productos de motores de baja velocidad de MAN B&W y Wartsila-Sulzer representan más del 90% de la cuota mundial, con diámetros de cilindro de 260-1080 mm y potencias de 1600-97300 kW. . En los últimos años, MAN-B;W se ha desarrollado rápidamente transfiriendo licencias de producción a fabricantes de motores diésel en Japón, Corea del Sur y China. En el campo de los motores diésel marinos de baja velocidad en mi país, los modelos MAN B;W y Wärtsilä, como Hudong Heavy Machinery, Dalian Marine Diesel Engine Factory, Yichang Marine Diesel Engine Factory, se han exportado desde empresas danesas B;W y La empresa finlandesa Wärtsilä-Sur Shou ha introducido una tecnología patentada para producir motores diésel marinos de baja velocidad y alta potencia, que se utilizan principalmente para soportar graneleros, petroleros extragrandes y portacontenedores producidos por varios astilleros nacionales importantes.
En los últimos años, la producción de motores marinos principales de mi país se ha desarrollado rápidamente. manb&W7S60MC-C, manb de Hudong Heavy Machinery; los motores diésel marinos inteligentes de baja velocidad y alta potencia W6K80MC-C, 7S80MC y Sulzer RT-Flex58T-B de Yichang Marine Diesel Engine Factory representan el nivel avanzado internacional actual. Sin embargo, todavía existe una gran brecha entre las empresas de fabricación de maquinaria de China y las empresas surcoreanas y japonesas Hyundai Heavy Industries, HSD, Mitsui Shipbuilding, Kawasaki Heavy Industries y otras empresas, y su competitividad integral sigue siendo débil.
La razón principal es la insuficiente inversión de capital. Las empresas de construcción naval no han planificado ni invertido en sincronía con las empresas de construcción naval. La capacidad de producción está relativamente rezagada, la escala de producción es pequeña y la producción no es alta. Además, las empresas de apoyo nacionales también tienen capacidades de investigación y desarrollo débiles. Los sitios de producción pequeños y la producción a pequeña escala tienen problemas como la falta de capacidad de autocontrol para satisfacer las necesidades de una producción eficiente y a gran escala.
2. Motores diésel marinos de velocidad media y alta
Los motores diésel marinos de velocidad media y alta se utilizan principalmente en diversos barcos fluviales interiores, barcos de alta mar y barcos de ingeniería. y barcos. Los fabricantes mundiales de motores diésel de velocidad media incluyen Sulzer, Wärtsilä, Mark, Mabu & W, MTU, Mayang, Caterpillar, etc. , entre las cuales Manb;W y Wärtsilä Diesel Engine Company representan más del 75% de la principal producción mundial de motores. Las máquinas de alta velocidad proceden principalmente de MTU, DeutzMWM, Caterpiliar y otras empresas.
Los motores diésel de alta potencia y velocidad media de mi país han pasado por el proceso de introducción, desarrollo independiente, reintroducción y localización, digestión y absorción, y mejora. En los últimos años, el nivel técnico de los motores diésel marinos de velocidad media y alta de mi país ha avanzado mucho. A través de la introducción de la tecnología, no solo dominamos la tecnología avanzada de los motores diésel extranjeros, sino que también realizamos las mejoras técnicas correspondientes en las empresas fabricantes de motores diésel chinos, complementamos y actualizamos una serie de equipos de proceso clave y acumulamos experiencia avanzada en la fabricación de motores diésel. Mientras se digieren y absorben tecnologías extranjeras avanzadas, también se han desarrollado algunos motores diésel marinos de nueva generación. El sistema de diseño, investigación y producción está comenzando a tomar forma, pero el nivel general no es alto y la tecnología de fabricación de componentes clave está atrasada y no puede alcanzar altos niveles de calidad. En la actualidad, el 70% de los motores de velocidad media de los barcos oceánicos fabricados en China se importan directamente del extranjero y el 30% restante son casi todos productos fabricados con tecnologías con licencia extranjera. Dependen de países extranjeros y no tienen independencia. derechos de propiedad intelectual.
Cuarto, perspectivas
Con el rápido desarrollo de la tecnología de motores diésel marinos, la industria de motores diésel marinos de China, que se encuentra en desventaja competitiva en el campo técnico, se enfrenta a graves desafíos. Fortalecer la fuerza, desarrollar marcas independientes, ampliar las capacidades de fabricación local y mejorar las tasas de carga son cuestiones urgentes que deben resolverse en la industria de motores diésel marinos de mi país. El desarrollo de los motores diésel marinos de mi país debe adherirse al camino de innovación tecnológica localizada de "introducción-digestión-absorción-reinnovación" y acelerar el desarrollo de los motores diésel marinos y sus cadenas industriales de apoyo. Sobre la base del fortalecimiento de la digestión y absorción de la tecnología de motores diésel importados con licencia de producción, el enfoque de desarrollo de productos de motores diésel marinos de velocidad media es optimizar los procesos de fabricación, mejorar las capacidades de diseño de productos, avanzar en tecnologías clave y desarrollar tecnologías de alto nivel. Motores diésel de velocidad media de marca china con derechos de propiedad intelectual independientes Lograr la serialización de productos de motores diésel de velocidad media de marca propia, mejorar la competitividad en el mercado internacional y cambiar la situación actual del diésel de velocidad media marino civil nacional. El mercado de motores está dominado por motores importados. Fortalecer la investigación y el desarrollo localizados de componentes clave importados para motores diésel de velocidad media y baja, centrarse en cultivar y apoyar a empresas de apoyo a motores diésel de segunda rueda con sólidas capacidades técnicas y de producción, y formar capacidades de apoyo nacionales independientes para motores diésel marinos.