柴油机排放实船测试中油耗测量方法的研究
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摘要
本论文以IMO《MARPOL公约》附则Ⅵ“防止船舶造成大气污染规则”的出台为背景，分析了今后对船用柴油机的排放限制必将越来越严格的趋势，得出船用柴油机排放实船测试势在必行的结论。因此，有必要对柴油机气体排放量的计算方法以及所需参数的测量方法与测量设备选型等问题进行深入地研究，从而进一步提出了柴油机油耗的实船测量问题。
首先，在参考文献1和2的基础上，利用总结出的“简化的氮氧化物排放量计算方法”和误差理论分析了油耗的测量误差对氮氧化物排放量计算结果所造成的影响，并通过W6L20C型机和渔轮厂的实测数据计算验证，进一步说明了油耗的测试在实船测试中的重要地位。
其次，以IMO规定的“实船测试相关参数的仪器的允许偏差”为基准，对目前通常采用的各种柴油机油耗的实船测量方法：日用油柜量油法、燃油流量计法进行了系统的分析比较。重点研究讨论了燃油流量计法的选用策略，并根据船舶燃油特性、测量性能、安装条件等对实船测试中燃油流量计进行初步选定。
然后，讨论了不同情况的船舶，应分别选用容积式或超声波流量计进行油耗的测量。针对目前最为精确和稳定的容积式流量计法，重点分析了漏流、压力损失、粘度密度等对流量—误差特性的影响以及所应进行的温度补偿问题。
最后介绍了各类超声波流量计及其原理，并在此基础上确定适合实船上测试油耗的流量计。然后对测量的影响因素进行研究分析，详细介绍其应用注意事项以及实际安装与操作等内容。并通过对美国康创1010型多功能超声波流量计的技术性能、适用范围的介绍，进一步论证了超声波流量计测量方法的可行性。
In this paper, the trend of worldwide emission control and the probability of emission measurement on-board ship is discussed in the context of annex VI to MARPOL 73/78. Then the inevitability of emission measurement on-board is brought forward. So it is very necessary to study the method measuring diesel fuel consumption on-board ship, which is one problem of engine test on-board.
At first, the reductionism of NOx calculation and the theory of error are used to analyzing the finally influence made from the fuel consumption measurement error. The significance of fuel consumption measurement on-board ship is illustrated by the data from W6L20C marine engine.
Secondly, the generally fuel consumption methods such as daily oil tank and fuel flowmeters are analyzed and compared. The select tactics of fuel flowmeters are discussed mostly. At the same time, the flowmeter is selected according to the fuel character, measurement performance and fixing condition, etc.
In addition, aim at the volumetric flowmeter which is the best exactitude presently, the main factors such as oil leak, pressure loss, viscidity and density are analyzed. Because the high temperature of fuel in ship, so the temperature compensation must be considered.
In the end, some sorts of ultrasonic flowmeters and their principles are introduced. And the suitable folwmeters are selected according to these. Then the notes of application and the installation rules are detailed introduced. For demonstrating the feasibility of ultrasonic flowmeter, the type 1010 much-functions ultrasonic flowmeter is introduced about its technique performance and application range.
首先，在参考文献1和2的基础上，利用总结出的“简化的氮氧化物排放量计算方法”和误差理论分析了油耗的测量误差对氮氧化物排放量计算结果所造成的影响，并通过W6L20C型机和渔轮厂的实测数据计算验证，进一步说明了油耗的测试在实船测试中的重要地位。
其次，以IMO规定的“实船测试相关参数的仪器的允许偏差”为基准，对目前通常采用的各种柴油机油耗的实船测量方法：日用油柜量油法、燃油流量计法进行了系统的分析比较。重点研究讨论了燃油流量计法的选用策略，并根据船舶燃油特性、测量性能、安装条件等对实船测试中燃油流量计进行初步选定。
然后，讨论了不同情况的船舶，应分别选用容积式或超声波流量计进行油耗的测量。针对目前最为精确和稳定的容积式流量计法，重点分析了漏流、压力损失、粘度密度等对流量—误差特性的影响以及所应进行的温度补偿问题。
最后介绍了各类超声波流量计及其原理，并在此基础上确定适合实船上测试油耗的流量计。然后对测量的影响因素进行研究分析，详细介绍其应用注意事项以及实际安装与操作等内容。并通过对美国康创1010型多功能超声波流量计的技术性能、适用范围的介绍，进一步论证了超声波流量计测量方法的可行性。
In this paper, the trend of worldwide emission control and the probability of emission measurement on-board ship is discussed in the context of annex VI to MARPOL 73/78. Then the inevitability of emission measurement on-board is brought forward. So it is very necessary to study the method measuring diesel fuel consumption on-board ship, which is one problem of engine test on-board.
At first, the reductionism of NOx calculation and the theory of error are used to analyzing the finally influence made from the fuel consumption measurement error. The significance of fuel consumption measurement on-board ship is illustrated by the data from W6L20C marine engine.
Secondly, the generally fuel consumption methods such as daily oil tank and fuel flowmeters are analyzed and compared. The select tactics of fuel flowmeters are discussed mostly. At the same time, the flowmeter is selected according to the fuel character, measurement performance and fixing condition, etc.
In addition, aim at the volumetric flowmeter which is the best exactitude presently, the main factors such as oil leak, pressure loss, viscidity and density are analyzed. Because the high temperature of fuel in ship, so the temperature compensation must be considered.
In the end, some sorts of ultrasonic flowmeters and their principles are introduced. And the suitable folwmeters are selected according to these. Then the notes of application and the installation rules are detailed introduced. For demonstrating the feasibility of ultrasonic flowmeter, the type 1010 much-functions ultrasonic flowmeter is introduced about its technique performance and application range.
引文
[1] 魏桃李，《柴油机排放实船测试中功率测量方法的研究》，大连海事大学，硕士毕业论文，2002年3月，P11～19
[2] 吕代臣，《船用柴油机NO_x实船测试技术与计算方法的研究》，大连海事大学，硕士毕业论文，2001年3月，P17～35
[3] 李维镜，面对船用柴油机排放控制的挑战，船舶节能，1999年2月，P37～39
[4] 中华人民共和国船舶检验局译，《国际海事组织修订73／78防污公约的1997年议定书73／78防污公约1997年缔约国大会决议》，1999年第1版，人民交通出版社，P4～20，P27～101
[5] Colin Sowman，废气排放成为排放控制的挑战，内燃机船，2000年6月，P19～20
[6] 李世信著，《船用柴油机氮氧化物排放台架试验》，2000年3月第1版，人民交通出版社，P39～50
[7] 孙培廷，《国际海事组织MARPOL公约附则Ⅵ的实施要点研究》，中国航海，2000年1月
[8] 孙培廷，《船用柴油机NO_x排放台架试验及检验的实验程序和计算方法及MARPOL提案研究》，大连海事大学，2000年5月，P1～3
[9] 魏桃李、孙培廷，《船用柴油机排放实船测试的探讨》，航海科技动态，2001年9月
[10] 梁国伟、蔡武昌，《流量测量技术及仪表》，2002年6月，机械工业出版社，P122～154
[11] 梁晋文，《误差理论与数据处理》，2001年8月，中国计量出版社，P44～53
[12] 孟尔熹、曹尔第编，《试验误差与数据处理》，1988年，上海科学技术出版社
[13] 宋俊峰，《怎样减少测量误差》，1985年11月，机械工业出版社， P111～
117
[14] 杨利军，《船舶航行燃油消耗率确定》，武汉造船，1994年4月
[15] 祝海林，《流量检测仪表的选用策略》，石油工业技术监督，2001年5月
[16] 苏彦勋，《流量汁量与测试》，1992年8月，中国计量出版社
[17] 蔡洪亮，《小口径流量计的选用和安装》，自动化仪表，2001年9月
[18] Masaki Takamoto，《新世纪的流量测量技术》，上海计量测试，2002年1月
[19] 蔡武昌，《测量方法和仪表选择的考虑因素》，自动化仪表，1996年6月
[20] 计量测试技术手册编辑委员会，《计量测试技术手册》，第六卷，力学(三)，中国计量出版社，1996
[21] 米勒RW，《流量测量工程手册》，1990，机械工业出版社
[22] 孙淮清，《流量仪表的校验》，自动化仪表，1999年1月
[23] 蔡武昌，《流量仪表应用常见失误和防范》，自动化仪表，1999年5月
[24] 彭俊杰，《间接式质量流量测量中的技术问题》，航空计测技术，1994年2月
[25] 蔡武昌，《容积式流量计的选用》，自动化仪表，1998年5月
[26] 蒋文华，《容积式船用柴油机油耗仪的研制》，船舶工程，1996年第5期
[27] 王兴才，王力勇，《容积式流量计的误差特性及影响因素》，航空计测技术，1997年第2期
[28] 俞敬东，《容积式流量计在使用中的温度补偿》，炼油化工自动化，1997年第2期
[29] 华德良，《容积式流量计粘度修正的理论探讨》，炼油化工自动化，1997年第6期
[30] 陈家荣，《工程常用物质的热物理性质》，1987年9月，新时代出版社
[31] 李景才，徐朝阳，《流量测量中温度、压力补偿数学模型的建立》，应用科技，2001年8月
[32] 冷永刚，郭荣，《流量测量的显示过程及其误差分析》，山西矿业学院学报，1991年12月
[33] 苏彦勋，《流量测量仪表检测技术及其数据处理方法》。电子仪器仪表用户，
1999年第6期
[34] 孙淮清，《流量测量现场误差沽计》，自动化仪表，1999年3月
[35] 孙梅英，张玲，《便携式超声波流量计实测时测量值异常的原因和修正》，计量技术，2000年2月
[36] 潘金凡，蒲靖荣，《超声波流量计在线使用》，计量技术，2002年5月
[37] 王艳霞，傅星，李正光，《高精度的超声波在线流量测量》，计量学报，2003年7月
[38] 任翠平，《时差式超声波流量计的应用》，中国计量，2002年11月
[39] 马文安，《影响便携式超声波流量计测量精度的因素分析》，太原科技，2002年2月
[40] 陈晓燕，韩君，孔昭文，《超声波流量计测量精度的修正与探讨》，内蒙古电力技术，2003年第2期
[41] 中国流量网，http://www.chinaflow.com.cn/
[42] VSE容积式流量计，http://www.best-eng.com/vse/VSE. htm
[43] 超声波流量计网站http://www.ee35.net/3u/3ua0l. htm
[44] 美国康创1010型多功能超声波流量计，Http://www.hzshilin.com
[45] Marine Exhaust Emissions Research Programme, Lloyd's Register
[46] MAN B&W Instructions Books. MAN B&W Corporation
[47] Jim Pomroy, Selecting Flowmeters, Chilton's I&CS,1994, P61～68
[48] D.W. Spitzer, What Affects Flowmeter Performance, InTech, 1993
[49] "Emission Standard", http://www.dieselnet.com
[50] "Emission Test Cycles ISO 8178" http://www.dieselnet.com
[51] Flowmeter Site,http://www.flowmeterdirectory.com
[2] 吕代臣，《船用柴油机NO_x实船测试技术与计算方法的研究》，大连海事大学，硕士毕业论文，2001年3月，P17～35
[3] 李维镜，面对船用柴油机排放控制的挑战，船舶节能，1999年2月，P37～39
[4] 中华人民共和国船舶检验局译，《国际海事组织修订73／78防污公约的1997年议定书73／78防污公约1997年缔约国大会决议》，1999年第1版，人民交通出版社，P4～20，P27～101
[5] Colin Sowman，废气排放成为排放控制的挑战，内燃机船，2000年6月，P19～20
[6] 李世信著，《船用柴油机氮氧化物排放台架试验》，2000年3月第1版，人民交通出版社，P39～50
[7] 孙培廷，《国际海事组织MARPOL公约附则Ⅵ的实施要点研究》，中国航海，2000年1月
[8] 孙培廷，《船用柴油机NO_x排放台架试验及检验的实验程序和计算方法及MARPOL提案研究》，大连海事大学，2000年5月，P1～3
[9] 魏桃李、孙培廷，《船用柴油机排放实船测试的探讨》，航海科技动态，2001年9月
[10] 梁国伟、蔡武昌，《流量测量技术及仪表》，2002年6月，机械工业出版社，P122～154
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[12] 孟尔熹、曹尔第编，《试验误差与数据处理》，1988年，上海科学技术出版社
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117
[14] 杨利军，《船舶航行燃油消耗率确定》，武汉造船，1994年4月
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[17] 蔡洪亮，《小口径流量计的选用和安装》，自动化仪表，2001年9月
[18] Masaki Takamoto，《新世纪的流量测量技术》，上海计量测试，2002年1月
[19] 蔡武昌，《测量方法和仪表选择的考虑因素》，自动化仪表，1996年6月
[20] 计量测试技术手册编辑委员会，《计量测试技术手册》，第六卷，力学(三)，中国计量出版社，1996
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[23] 蔡武昌，《流量仪表应用常见失误和防范》，自动化仪表，1999年5月
[24] 彭俊杰，《间接式质量流量测量中的技术问题》，航空计测技术，1994年2月
[25] 蔡武昌，《容积式流量计的选用》，自动化仪表，1998年5月
[26] 蒋文华，《容积式船用柴油机油耗仪的研制》，船舶工程，1996年第5期
[27] 王兴才，王力勇，《容积式流量计的误差特性及影响因素》，航空计测技术，1997年第2期
[28] 俞敬东，《容积式流量计在使用中的温度补偿》，炼油化工自动化，1997年第2期
[29] 华德良，《容积式流量计粘度修正的理论探讨》，炼油化工自动化，1997年第6期
[30] 陈家荣，《工程常用物质的热物理性质》，1987年9月，新时代出版社
[31] 李景才，徐朝阳，《流量测量中温度、压力补偿数学模型的建立》，应用科技，2001年8月
[32] 冷永刚，郭荣，《流量测量的显示过程及其误差分析》，山西矿业学院学报，1991年12月
[33] 苏彦勋，《流量测量仪表检测技术及其数据处理方法》。电子仪器仪表用户，
1999年第6期
[34] 孙淮清，《流量测量现场误差沽计》，自动化仪表，1999年3月
[35] 孙梅英，张玲，《便携式超声波流量计实测时测量值异常的原因和修正》，计量技术，2000年2月
[36] 潘金凡，蒲靖荣，《超声波流量计在线使用》，计量技术，2002年5月
[37] 王艳霞，傅星，李正光，《高精度的超声波在线流量测量》，计量学报，2003年7月
[38] 任翠平，《时差式超声波流量计的应用》，中国计量，2002年11月
[39] 马文安，《影响便携式超声波流量计测量精度的因素分析》，太原科技，2002年2月
[40] 陈晓燕，韩君，孔昭文，《超声波流量计测量精度的修正与探讨》，内蒙古电力技术，2003年第2期
[41] 中国流量网，http://www.chinaflow.com.cn/
[42] VSE容积式流量计，http://www.best-eng.com/vse/VSE. htm
[43] 超声波流量计网站http://www.ee35.net/3u/3ua0l. htm
[44] 美国康创1010型多功能超声波流量计，Http://www.hzshilin.com
[45] Marine Exhaust Emissions Research Programme, Lloyd's Register
[46] MAN B&W Instructions Books. MAN B&W Corporation
[47] Jim Pomroy, Selecting Flowmeters, Chilton's I&CS,1994, P61～68
[48] D.W. Spitzer, What Affects Flowmeter Performance, InTech, 1993
[49] "Emission Standard", http://www.dieselnet.com
[50] "Emission Test Cycles ISO 8178" http://www.dieselnet.com
[51] Flowmeter Site,http://www.flowmeterdirectory.com
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