[스크랩] 선박 엔진에 대하여 Q&A

• 선박 엔진에 대하여 Q&A
• 아래 자료는 선박 엔진에 대하여 Q&A을 정리 했습니다. 기술 습득에 좋은 자료가 되길 바랍니다. 질문> B&W 타입 엔진과 SULZER 엔진 타입의 차이점에 대하여 알고 싶습니다. 1) 형태 2) 기능 3) 제작공정 4) 기타 등등 답변> 양사 모두 Uniflow 소기 방식을 적용하며 근본원리가 같기 때문에 큰 차이는 없으며 구성 Component에 대한 Concept의 차이가 있으며 그 주요항목은 아래와 같이 정리할 수 있습니다. 1. 형태 1) Camshaft 구동방식 - B&W (Chain) / Sulzer (Gear) 2) 연료분사장치 - B&W : Bosch Type Pump (1Set/1Cyl.) - Sulzer : Valve Block Type Pump (1Set/2Cyl.) 3) Piston Cooling Oil Supply - B&W : Telescopic Pipe / Sulzer : Swing Arm 4) Lubricator 구동 - B&W : Camshaft / Sulzer : Hyd./Electric Motor 5) Reversing - B&W : By Air Cylinder / Sulzer : By Lub. Oil 2. 기능 1) Engine Type : 선종에 따라 Cylinder Bore, Stroke등을 구분하여 표기하고 있습니다. - B&W : K/L/S-MC(-C/S) / Sulzer : RTA-C/U/T 2) Governor System - B&W : Hyd./Electric Gov. / Sulzer : Electric Gov. 3) VIT : Variable Injection Timing 의 약자로 운전중 엔진정지 없이 Fuel Injection Timing을 변경하여 Part Load에서 연비 개선효과를 얻기 위해 적용된 System입니다. - B&W : Mech./Elctric / Sulzer : Electirc. 3. 제작공정 : Component제작에는 Design 차이에 따른 제작공정 차이가 있으나 전체적인 제작공정은 차이가 없습니다. (엔진스쿨내 제작공정을 참조하여 주십시오) 4. 기타 : 상기 이외에 각 Component마다 근소한 차이가 있으나 근본적인 원리는 동일하며 Operationg & Maintenance상 장단점이 있어 현재의 Design Concept을 유지하고 있습니다. 외형비교는 홈페이지내에 Business 부문을 참조하여 주십시오. 적절한 답변이 되었으면 합니다. 혹, 좀더 상세한 내용이 알고 싶으시면 아래전화로 연락바랍니다. 질문> 전자제어 엔진은 무슨 뜻인가요? 답변> 전자제어 엔진에 대하여 설명해 드리겠습니다. 1. 도입 배경 전자제어 엔진(ME 엔진)은 독일에 본사가 있는 당사의 기술도입선인 MAN B&W社는 선박의 주 추진기관인 2행정 박용기관 MC/MC-C엔진의 전문기술사 이며,경제성, 효율성 및 편리성을 증대 시키기 위하여 끊임없는 연구와 개발이 지속된 이래, 1991년 부터 2003년까지 약 13년여에 걸친 연구 및 테스트 결과, 마침내 전자 제어엔진 (ME/ME-C)을 2003년 2월 덴마크에서 첫 상업 운전 에 성공하였다. ME엔진은 기존의 캠 구동 기계식 디젤기관을 대체할 새로운 기술 사양임. 즉, 기계, 유압,전자, 소재, 가공 및 조립분양의 선진 고도 기술이 종합 접목되어 13년의 연구개발과 실험을 통해 개발된 엔진 입니다. 2.전자 제어 엔진의 기본원리 기존의 캠 구동 엔진에서는 100%부하 혹은 90%부하 등의 지정된 한 부하에서만 연소가 최적화 되던 것이 전자제어(ME) 엔진에서는 각 부분 부하에 적합한 연료 분사 및 배기변 개폐 시점을 컴퓨터 프로그램에 의해 정확히 제어 해줌으로 부분 부하에서도 최적의 연소가 일어나게 하는 원리입니다. ME엔진은 MAN B&W사의 엔진 생산 1세기 동안에 축적된 모든 경험과 기술이 반영된 컴퓨터 프로그램에 의해 정밀 수치제어가 되는 NC (Numerical Control) 밸브를 통하여 200 bar의 오일이 캠 대신에 연료 분사 펌프와 배기변 작동기를 원하는 방식으로 필요한때에 쳐주는원리입니다. 여기에 사용되는 200 bar의 오일은 엔진 주베어링 윤활용으로사용되 는 시스템 오일에서 일부를 분리하여 10 마이크론 필터로 여과한 후 엔진구동펌프에 의해 200 bar로 가압 되어 사용됩니다. 질문> ME-ENGINE 과 이전의 엔진 의 차이점이 궁금하여 문의를 드리며, 엔진(예12C98K-C)일 경우 "-C"의 의미를 모라 문의를 드립니다. 바쁘시더라도 답변 부탁드립니다 답변> ME엔진은 연료계통을 기존의 기계식에서 전자제어식으로 바꾼 것으로100년 디젤엔진 역사에서 한 획을 긋는 진보기술로 평가되고 있다. 기존의 엔진은 크랭크샤프트에 연결된 캠 구동장치를 조정하여 연료분사를 시키고 출력을 조절하는 반면,ME엔진은 연료분사 및 밸브개폐를 전자유압제어방식(Electro-hydraulic servomechanism)으로 개별 실린더 별로 제어하는 최첨단의 연료분사 방식을 사용하고 있어 연료절감은 물론 저소음,저진동 및 배기가스 감소 등의 장점을 갖춘 환경친화형 엔진으로 알려져 있다. ME엔진이 기존 엔진보다 배기가스를 절반까지 감소시킬 뿐만 아니라 연료도 절감하는 첨단엔진으로 환경문제 및 에너지문제에 적극 대응할 수 있기 때문에 향후 선박엔진 시장을 주도하게 될 것으로 보고 있다. ================================================================= ▶ 12 K 90 MC - C Mk6(MAN B&W Type) ================================================================= 12 : Cylinder 수 : 4 ~ 12 Cylinder K : Stroke/Cylinder Bore Ratio S:Super Long Stroke(Ratio:약 4.0) L:Long Stroke (Ratio : 약3.2) K:Short Stroke (Ratio : 약2.8) 90: Piston 직경(단위 : cm) : 26cm ~ 98cm MC : Engine Program C : Design Type C : Compact Engines S : Stationary Plants Mk6: Engine Version Mk5, Mk6, Mk7 ================================================================= * 12K90MC-C일반사항 마 력 : 74,520BHP 엔진높이 : 약 13m 엔진길이 : 약 23m 중 량 : 약 1,830 Ton ================================================================= ▶ 12 RTA 96 C (SULZER Type) ================================================================= 12 : Cylinder 수 : 4 ~ 12 Cylinder RTA: Engine Program 96 : Piston 직경(단위 : cm) : 48cm ~ 96cm C : 적용 선박 종류 C : Container선 T : Tanker선 ================================================================= * 12RTA96C일반사항 마 력 : 89,640BHP 엔진높이 : 약 13m 엔진길이 : 약 24m 중 량 : 약 2,030 Ton 질문> 일부 상선의 기관에서는 마모 한도를 초과한 실린더 라이너에 크롬도 금으로 재사용을 하고 있는데 이런한 방법은 기관에 어떤 문제를 일으 킬 수 있는지 그리고 신품 라이너와 비교하여 수명은 어느 정도인지 궁금합니다. 답변 부탁드리겠습니다 답변> Cylinder Liner크롬도금에 대한 답변입니다. 일부 상선의 엔진들이 마모 한도를 초과한 실린더 라이너를 크롬도금을 통해 재사용하고 있다고 하시는데, 당사가 제작하고 있는 저속엔진에 사용되고 있는 Cylinder Liner의 경우에는 Bore Size가 500mm이상으로 대형이며 마모가 Maximum 편측 2.5mm까지 통상 허용하고 있고 또한, Cylinder Liner에 크롬도금을 하면 주철에 비해 Piston윤활에 문제가 발생하기 때문에 일반적으로 Cylinder Liner가 마모 한도를 초과하면 재생을 하지않고 신품으로 교체하고 있습니다 질문> 선박용 흡배기 밸브의 제작 동향과 밸브의 재질에 대해 알고 싶습니다..밸브를 구체적으로 무슨 재질로 만드는지 그리고 밸브가 어떠어떠한 과정을 거쳐왔는지에 대해서요 너무 많은 양의 질문을 했나요? 부탁드립니다 답변> 1) 먼저 저속엔진 배기밸브에 대한 답변입니다. 저속엔진은 Cyl.cover에 배기밸브만 설치되며 흡기밸브는 없습니다. 흡기밸브의 기능은 Cyl. liner 하부의 소기 Port에서 대체됩니다. 참고로 중속엔진은 Cylinder head에 흡+배기밸브가 설치됩니다. 저속배기밸브의 제작동향은 밸브봉 소재를 제외하고는 국내 제작 가능하며 밸브봉 소재(NIMONIC)는 수입하고 있습니다. 수입선은 일본과 오스트리아 등 입니다. 저속배기밸브의 재질은 외형 Housing은 주철(Cast iron) 이고 Valve seat는 Cr-Mo steel 그리고 밸브봉(Valve spindle)은 니켈기 초합급 NIMONIC 입니다. 2) 중속엔진의 흡배기 밸브의 재질은 기본적으로 엔진의 출력(실린더의 부하), 사용연료의 종류, 실린더의 온도등의 조건을 토대로 선택되어집니다. 흡배기 밸브용으로 가장보편적으로 사용되어지는 재질은 SUH3이며, SUH3는 내열강도가 높고 구매가 용이하여 국내의 경우 실린더의 Pmax가 140BAR미만의 경유 및 중유를 사용하는 중소형 엔진에 적용가능합니다. SEAT면은 고온경도의 보강을 위해 COBALT BASE의 STELLITE #6, #12 및 NIKEL BASE의 COLMONOY 56등의 ARMOURING을 적용합니다. 흡기밸브에 대해서는 제작사의 DESIGN개념에 따라 사용재질이 매우다양합니다. 기본적으로 내열성을 필요치않기 때문에 S45C, SNCRW, SHU35, SUH37등이 사용되며, 전술한 바와 같이 SUH3를 사용하여 배기밸브와의 호환성을 도모하는 경우도 많습니다. 배기밸브는 SUH3가 기본적으로 사용되나, 부하의 증가, 저질연료의 사용등에 따라 사용수명을 증가시킬 목적으로 NICKEL BASE의 초내열합금인 NIMONIC81 또는 NIMONIC80A에 STELLITE #6, #12 및 COLMONOY56 ARMOURING WELDING을 적용하는 경우가 있습니다. 또한, NITTAN VALVE(사)등에서는 상기초내열합금의 수명을 더욱 개선시킬목적으로 SEAT면의 ARMOURING용접을 삭제하고, 냉간단조에 의해 HRC45이상의 표면경도를 얻는 방법이 개발되어, 일본시장에서 실용화 되어 있습니다 밸브가 어떠어떠한 과정을 거쳐왔는지에 대한 질문은 변천사를 알고싶어하시는것 같은데 이 부분은 저 역시 많은 것을 알고 있지는 못하지만 참고바랍니다. 밸브의 변화는 재질의 변화 및 제작방식의 변화와 매우 밀접한 관련이 있습니다. 초기엔진의 경우 출력이 낮고, 경유를 사용하는 경우가 많아 탄소강 및 내열합금으로 충분히 소화할 수 있었으나, 엔진의 발전에 따라 재질은 더욱더 고급화 되고 있는 추세입니다. 재질의 변화는 탄소강 -> 내열강 -> 초내열합금의 과정을 거쳐왔으며, 근래에는 초내열합금의 사용수명을 더욱더 늘이는 연구가 진행되고 있습니다. 밸브의 수명에 밀접한 관련이 있는 VALVE SEAT면 용접(ARMOURING)은 ARC용접 -> TIG용접 -> PLASMA 용접으로 발전해왔으며, 기존 수동용접방법은 자동용접으로 변화되고 있습니다. VALVE의 단조방법도 지속적인 발전을 거듭하여, 종래의 자유단조에서 UPSET단조라는 새로운 개념이 도입되어, 생산성에 큰 변화를 일으키고 있습니다. 또한 전술한 바와 같이 NIMONIC80A와 같은 초내열합금을 냉간단조하여 SEAT면 경도를 경화 용접이 없이도 소요값 이상으로 얻는 새로운 제작방법이 실용화 되어있습니다 질문> 표제건 관련, Main Engine 의 Exh. Valve Spindle Washing 방법에는 어떠한 방법들이 있는지 궁금합니다. 답변> 운항 중인 엔진의 Valve spindle은 주기적으로 검사와 보수를 수행하고 있습니다. 검사와 보수가 필요한 Spindle 부위는 Seat면으로, 먼저 거친사포(Coarse emery closth)로 이물질을 세척(제거)하고, 추가적인 보수한 필요하다고 판단되면 숫돌로 연마하여 깨끗한 표면을 얻게 됩니다 Valve spindle의 cleaning을 위해 water washing을 수행하는 것은 극히 위험한 방법입니다. Valve 발청, 특히 Valve 습동부의 발청은 Valve의 고착이나, 운전중 문제를 일으킬 수 있는 사항으로 물세척은 금물 입니다. Exhaust valve의 재질은 엔진의 종류에 따라 다르나, 대부분의 경우 Steel base의 내열강이거나, Super alloy인 경우라도 Fe를 함유하고 있어, 발청과 부식으로부터 자유로울 수 없습니다. Valve에 끼인 Carbon등의 이물질의 제거를 위해서는 섬유계(녹색의 식기세척용) 수세미와 세척유(솔벤트등)를 사용하여 이물질을 제거하는 방안을 고려해볼수 있습니다. 단, Valve stem부는 통상 Cr or HVOF-coating 또는 질화처리 되어 있는 부위로, Valve guide에서 sliding 되는 습동부위이므로 흠이나 Scratch를 발생시켜서는 않되는 부위입니다. 이러한 부위는 부드러운 천에 세척유나 경유등을 뭍혀 닦아 내는 방법을 추천드리고 싶습니다. 질문> PISTON RING의 제조사별(EX DAROS. NPR)로 어떠한 차이점이 있는지 궁금합니다. 적용호선의 구분은 어떻게 하는지도 ....그리고 만일 PISTON RING 이 바뀌어서 장착되어도 무관한지 가르쳐주세요 답변> 저속 엔진인 경우 MBD MC/MC-C/ME-C 와 Warstila RTA/RT-Flex Type 엔진에 따라 Piston ring 승인 maker가 틀리며 ■ MBD Type : DAROS,NPR ■ Warstila Type : DAROS,Goetze,RIKEN Maker에 따라 Piston ring base metal 재질 및 Coating 사양, 가공 사양이 Licenor 원도 기준 alternative한 사양으로 maker standard로 관리 되고 있습니다. 제작사별 제작 사양은 업체의 제작 설비 및 소재 관리 측면에서 고유 know how로 제작되고 있어 차이점을 논하기는 어려우며 제품의 기능 및 품질은 Licensor 및 엔진 maker로 부터 test를 통해 검증 되었습니다. 적용 기준은 선주의 special 요청이 없으면 상기 엔진 Type에 따라 maker 선정하여 적용하고 있습니다. Piston ring 구분은 Top ring, 2nd,3rd,4th Piston ring으로 구분되며 Top ring과 2nd -4th ring design은 상이하며 2nd-4th ring은 design 사양 동일합니다. Top ring은 엔진 운전시 부하가(온도,압력) 2nd-4th ring에 비해 높아 base metal 재질 및 coating 사양, 형상등이 고부하에 견딜수 있도록 설계되어 있음으로 Top ring이 2nd-4th ring과 바뀌어 조립시 Piston ring broken 및 과대 마모, Scuffing 등의 문제가 발생될 수 있습니다. Maker별 혼용 적용은 도면에 준하여 Piston ring 제작 및 조립이 되었다면 기능상 문제 없는 것으로 적용 경험을 통해 검증되고 있습니다. 질문> 1. 엔진 실린더 내부의 연소상태 파악에 관하여 문의 드립니다. 현재 현장에 설치되었는 DMDS 및 KISTLER Engine Tester(Type 2507A)로 최고 폭발압력 및 압력 선도를 취득하여 엔진상태를 파악하고 있는데 이것으로는 엔진 크랭크 각도에 따른 연속선도, 약 스프링선도, 분사시기, 밸브 개폐시기등을 파악하기가 어려운것 같습니다. 또한 기계식 지압기는 낮은 숙련도로 인하여 사용이 곤란하고, DMDS 및 Tester 가 없는 타 발전소의 경우 기계식 지압기로서 실린더 압력을 비교 측정하고 있는 정도입니다. 귀사와 같은 엔진 메이커들이 사용하는 (위에 언급한 선도등을 파악할 수 있는)종합 테스터가 있는지 또 있다면 메이커들만의 독자적인 장비인지 아니면 구매할 수가 있는 것인지 또한 가격은 어느정도인지 궁금하여 문의 드립니다. 2. 테스터 상의 측정항목에 관하여 문의 드립니다. Pcomp, dP/dT (b/ms),Psdev 가 무엇을 의미하는 지요? 답변> 1. 엔진 실린더 내부의 연소상태 파악 : - 실린더내의 연소상태 분석은 Digital Pressure Indicator를 통하여 파악하실 수 있습니다. P-V 선도 (압력곡선) 및 행정곡선 등의 정보를 통해 연소상태 분석이 가능하리라 사료되고 보다 더 자세한 사항은 관련사 home page www.leuter.com를 통하여 확인바라며, 참고적으로 엔진 제작사에서는 Digital Pressure Indicator를 사용치 않고, 주로 Plant Owner (Ship Owner) 사에서 직접 구매하는 품으로 당사에서는 이의 가격정보를 알려 드리기가 힘듭니다. 따라서 금액관련은 직접 확인해 보시는 것이 합당하다고 사료됩니다. - 울진 2발, 3발에 공급된 16PC2.5 (중속 엔진) 의 경우 당사에서 Pmax Indicator를 공급하였으며, 이를 통해 Pmax 측정이 가능합니다. Valve Cam Timing 이나 Injection Cam Timing은 엔진 정비Manual에 따라 확인 가능합니다. 저속 (200 rpm 이하) 엔진의 경우 Pmax Indicator 및 압력곡선 그리고 행정곡선 등을 표현할 수 있는 Tool을 엔진제작사에서 보유하고 있고 본 Tool을 이용하여 제작사에서 제작되는 저속엔진의 연소상태를 모두 파악하고 있으나, 중속/고속 엔진의 경우 압력곡선 및 행정곡선의 분석이 무의미하여 이를 특별히 관리하고 있지 않습니다. 타 엔진 제작사도 마찬가지일 겁니다. 2. 테스터 상의 측정항목 - Pcomp : Compression Pressure 이며 실린더 내부의 압축압력을 의미합니다. 흡입-압축-폭발-배기 과정 중 압축과정에서의 실린더 내의 압력을 의미 하는 것으로, 저속 엔진의 경우 Pcomp Data가 Code (선급)에서 요구하는 사항이나, 중속/고속엔진의 경우 이의 의미를 부여치 않고 Code (선급)요건이 없음. - dP/dT : 압력 변화 (delta Pressure) / 온도변화 (delta Temperature) 일 것으로 사료됨. 이는 압력, 온도, 체적과의 함수관계에서 사용되는 것으로 자세한 내용은 보일-샤를의 법칙을 참고바랍니다. 간혹 dT가 delta time (시간변화)로 표현될 수 있으므로 dP/dT의 사용처에 따라 dT가 의미하는 바가 달라 질 수 있다는 의미 입니다. - Psdev : Pressure Deviation을 의미하는것으로 보이며, ...

출처 : Daum 지식

글쓴이 : 바다철하님 원글보기

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