Retrofit

Το Retrofit περιλαμβάνει την έρευνα και μελέτη για την αναβάθμιση - μετατροπή ή/και αντικατάσταση παλιών τύπων στροβιλοϋπερπληρωτών (turbochargers) με καινούργια, πιο σύγχρονης τεχνολογίας, με σκοπό την καλύτερη απόδοση της μηχανής.

O σκοπός υπερπλήρωσης μιας μηχανής είναι η αύξηση της ισχύος της. Παρά τις διαφορές ανάμεσα στα συστήματα πρόωσης και παραγωγής ρεύματος, ο σκοπός είναι παρόμοιος -να επιτυγχάνεται η επιθυμητή ισχύς με τέτοιον τρόπο, ώστε να καλύπτονται οι ανάγκες τις εφαρμογής με το βέλτιστο τρόπο.

Γενικά, η απόδοση της μηχανής ντίζελ μειώνεται με το πέρασμα του χρόνου. Το γεγονός αυτό αναγκάζει τη μηχανή να καταναλώνει περισσότερο καύσιμο, προκειμένου να φθάσει το επιθυμητό σημείο λειτουργίας (operating point). Επιπλέον, παλιού τύπου turbochargers επιβαρύνουν περισσότερο την απόδοση του συστήματος στροβιλοϋπερπληρωτή - μηχανής (Τ/C-engine), οδηγώντας σε επιβλαβείς συνέπειες, όπως υψηλά επίπεδα θερμοκρασίας, εκπομπή μαύρου καπνού και αυξημένο soot formation στα εξαρτήματα της μηχανής. Όλα τα παραπάνω μειώνουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων της μηχανής και του υπερπληρωτή (Τ/C) -βαλβίδες καυσαερίων / exhaust valves, ελατήρια εμβόλων / piston rings, κεφαλές εμβόλων / piston head-, επιβάλλοντας τη συχνή αντικατάστασή τους. Δεδομένου ότι με το πέρασμα των ετών μειώνεται η διαθεσιμότητα ανταλλακτικών για παλιού τύπου turbochargers, το συνολικό κόστος συντήρησης γίνεται συνεχώς υψηλότερο.

Η μακροχρόνια κακή απόδοση της μηχανής του πλοίου αυξάνει την πιθανότητα ολικής καταστροφής του turbocharger, η οποία μπορεί να επιφέρει σοβαρές οικονομικές απώλειες λόγω αιφνίδιας αδρανοποίησης του πλοίου. Συνεπώς, είναι προφανές ότι τα παλαιού τύπου και τεχνολογίας turbochargers αυξάνουν κατά πολύ το συνολικό κόστος συντήρησης και λειτουργίας του πλοίου, ενώ παράλληλα δεν επιλύεται η αιτία του προβλήματος (παλιό T/C με χαμηλή απόδοση).

Όταν ένας πελάτης ενδιαφέρεται για turbocharger Retrofit, το τεχνικό μας τμήμα προτείνει το πλέον κατάλληλο τύπο Τ/C, αφού έχουν μελετηθεί, λεπτομερώς, οι κύριες παράμετροι και οι συνθήκες λειτουργίας της μηχανής.

Τα οφέλη του Retrofit:

 Αύξηση του απαιτούμενου χρόνου μεταξύ των οverhaulings.
 Επέκταση του απαιτούμενου χρόνου για την αντικατάσταση εξαρτημάτων της μηχανής.
 Μείωση του SFOC (Specific Fuel Oil Consumption), λόγω βελτιωμένης απόδοσης του καινούριου υπερπληρωτή (T/C), που έχει ως αποτέλεσμα εξοικονόμηση στο συνολικό κόστος λειτουργίας.
 Ο αυξημένος βαθμός απόδοσης του καινούριου T/C παρέχει περισσότερο αέρα στη μηχανή και η καύση γίνεται πιο αποδοτική, με μειωμένες εκπομπές ρύπων άνθρακα (particulate emissions).
 Xαμηλότερη θερμοκρασία καυσαερίων και χαμηλότερα επίπεδα εκπομπών οξειδίων του αζώτου (Nitrogen Oxides-NOx).

Το επιστημονικό προσωπικό της εταιρείας μας, χρησιμοποιώντας το εγχειρίδιο λειτουργίας της μηχανής, shop / sea trials και φωτογραφίες του T/C και της σύνδεσής του με τη μηχανή, προχωράει στη διαδικασία προσομοίωσης της μηχανής με διαφορετικούς τύπους turbochargers. Όσο η διαδικασία προχωράει, τα προγράμματα προσομοίωσης που χρησιμοποιεί το τεχνικό μας τμήμα υποδεικνύουν τον πλέον κατάλληλο τύπο turbocharger για το Retrofit. Οι τροποποιήσεις που, ενδεχομένως, θα χρειαστούν μελετώνται και σχεδιάζονται προσεχτικά, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τους χωροταξικούς περιορισμούς της μηχανής. Στη διαδικασία του Retrofit χρησιμοποιούνται προγράμματα προσομοίωσης, συμπεριλαμβανομένου του Turbo-genius Simulation Tool™, λογισμικού προσομοίωσης που αναπτύχθηκε μετά από συνεργασία της εταιρείας μας με το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ). Όλες οι σχετικές εργασίες κατά τη διάρκεια του Retrofit συνοδεύονται από εγγυήσεις.

Διαδικασία Retrofit

Mόλις ο πελάτης εκδηλώσει ενδιαφέρον για Turbocharger retrofit, το τεχνικό μας τμήμα ακολουθεί τα παρακάτω βήματα, προκειμένου να προτείνει τον πλέον κατάλληλο και ασφαλή τύπο στοροβιλοϋπερπληρωτή (T/C):

 Kαθορισμός των αναγκών της μηχανής (πίεση υπερπλήρωσης, παροχή αέρα κ.τ.λ.).
 Προσομοίωση διαφόρων υποψήφιων τύπων στροβιλοϋπερπληρωτών (Τ/C), που καλύπτουν τις ανάγκες της μηχανής και ανταποκρίνονται σε πιθανούς περιορισμούς (engine’s layout, cost κτλ) που πρέπει να ληφθούν υπ’ όψιν.
 Πιθανοί συνδυασμοί T/C και μηχανής μελετώνται προτού επιλεγεί το πλέον κατάλληλο T/C.
 Γίνονται οι απαραίτητες βελτιώσεις στο επιλεγμένο T/C, με επιλογή του βέλτιστου spec (selection of the optimum spec).
 Προσομοίωση πιθανών τροποποιήσεων στη σύνδεση Τ/C και μηχανής, με σκοπό να βελτιστοποιηθεί η αεροδυναμική συμπεριφορά της μηχανής.

Τι χρειαζόμαστε από τον πελάτη;

 Εγχειρίδιο λειτουργίας της μηχανής (genset).
 Εγχειρίδιο λειτουργίας του προς αντικατάσταση T/C.
 Shop/Sea trials
 Φωτογραφίες σύνδεσης T/C και μηχανής

Turbo-genius Simulation Tool™ - Λογισμικό Προσομοίωσης

Γνωρίζοντας τη σημαντικότητα των εργαλείων προσομοίωσης, η TURBOMED S.A. συνεργάστηκε με το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Ε.Μ.Π.- NTUA) για την, από κοινού, ανάπτυξη ενός ελληνικού λογισμικού προγράμματος που αναπαράγει τους χάρτες συμπιεστή-στροβίλου και μελετά το matching T/C και μηχανής του πλοίου. Μετά από πολυετή έρευνα, η εταιρεία μας και το Ε.Μ.Π. είναι σε θέση να παρουσιάσουν το λογισμικό Turbo-genius™. Το εν λόγω υπολογιστικό εργαλείο μοντελοποιεί τόσο τον υπερπληρωτή, όσο και τον κινητήρα ντίζελ, επιτρέποντας, με αυτόν τον τρόπο, να αξιολογηθεί το matching μεταξύ μηχανής και T/C. Επιπρόσθετα, το Turbo-genius™ αξιολογεί την απόδοση του turbocharger και συγκρίνει τα τελικά αποτελέσματα με τα αναμενόμενα μεγέθη από τα shop/sea trials και τις αναφορές απόδοσης (performance reports).

Turbo-genius™ - Προσομοίωση συστήματος στροβιλοϋπερπληρωτή - κινητήρα (D/G - T/C)

Συμπιεστής
Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του συμπιεστή εισάγονται ως δεδομένα στο μοντέλο προσομοίωσης (hub radius, impeller tip diameter, backswept angle, variation of thickness of impeller vanes κ.τ.λ.) και γίνεται εκτίμηση χάρτη. Εάν ο χάρτης είναι διαθέσιμος, ψηφιοποιείται και εισάγεται στο μοντέλο του συμπιεστή. Ο σχεδιασμός της πτερωτής συμπιεστή προκύπτει από τις αεροδυναμικές απαιτήσεις και τα όρια μηχανικής αντοχής. Τα διαχωριστικά πτερύγια (splitter vanes) είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο, ώστε να βελτιώνουν την ομαλότητα της ροής του αέρα και να αποτρέπουν την αποκόλλησή της. Έτσι, μειώνονται οι διαταραχές στη ροή και τα προβλήματα κραδασμών.

Turbine - Στρόβιλος
Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του στροβίλου χρησιμοποιούνται ως δεδομένα εισαγωγής στο μοντέλο για την εκτίμηση του χάρτη στροβίλου (turbine map). Το μοντέλο αυτό προσομοιώνει τις χαρακτηριστικές λειτουργίας του στροβίλου και εξασφαλίζει το σωστό matching ανάμεσα στον συμπιεστή και τον στρόβιλο, ώστε να εξασφαλιστεί η βέλτιστη και χωρίς προβλήματα λειτουργία. O στρόβιλος πρέπει να αντέχει υψηλές θερμοκρασίες, να είναι αποδοτικός σε ένα μεγάλο εύρος παροχής μάζας και, τελικά, να είναι όσο το δυνατό πιο αξιόπιστος. Επιπρόσθετα, στην εξαγωγή καυσαερίων τα συστήματα σταθερής πιέσεως και συστήματα παλμών λαμβάνονται υπ’ όψιν, καθώς στα τελευταία οι συνθήκες ροής είναι ασταθείς και, χωρίς σωστό σχεδιασμό, η αξιοπιστία του T/C είναι αμφίβολη.

Diesel Engine
Οι κύριες παράμετροι της μηχανής (bore, stroke, rpm, combustion rate, friction losses, heat losses) χρησιμοποιούνται ως δεδομένα εισόδου στο μοντέλο. Το αποτέλεσμα της προσομοίωσης συνδυάζεται με το μοντέλο του T/C και αποτυπώνει, επίσης, τη χαρακτηριστική γραμμή λειτουργίας της μηχανής. Εφόσον τα δεδομένα είναι επαρκή και εάν υπάρχει διαθέσιμο χρονικό περιθώριο, μπορεί να γίνει προσομοίωση ενός εξελιγμένου μοντέλου diesel, που εκτιμά εκπομπές ρύπων.

Turbo matching
Όλα τα προαναφερθέντα υποσυστήματα προσομοιώνονται σαν ένα ενιαίο σύστημα, ώστε να εκτιμηθεί η απόδοση της μηχανής και να αξιολογηθεί το matching ανάμεσα στο T/C και τη μηχανή. Η αξιολόγηση του σωστού matching μεταξύ της μηχανής και του T/C εξαρτάται από τον τύπο της μηχανής και τις ανάγκες της στο σημείο λειτουργίας (MCR). Γενικά, ο στόχος είναι να επιλεχθεί ένα T/C, έτσι ώστε η γραμμή λειτουργίας του κινητήρα να διέρχεται από τα highest efficiency islands του compressor map, έχοντας ταυτόχρονα ασφαλή απόσταση από τη γραμμή πάλμωσης.

Ενδείξεις ότι το Τ/C χρειάζεται Retrofit:

 Υψηλές θερμοκρασίες καυσαερίων.
 Η πίεση σαρώσεως δεν αυξάνεται με την αύξηση του φορτίου.
 Το πλήρες φορτίο δεν μπορεί να επιτευχθεί.
 Υψηλές εκπομπές καυσαερίων.
 Η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων/αναλώσιμων του T/C μειώνεται αδικαιολόγητα γρήγορα.