Development of Wärtsilä two-stage turbocharger wash unit

Abstract

This thesis is made on behalf of Wärtsilä Finland, technical services. The subject of this thesis is automatic washing of two-stage turbochargers with water on medium-speed diesel engines. The purpose of the thesis was to study the possibility to develop the Wärtsilä two-stage turbocharger wash unit to make it reach higher water flows to fit all kinds of two-stage turbochargers.

Wärtsilä has a prototype in use for washing two-stage turbochargers, the prototype does not have the possibility to supply enough amount of water to successfully clean all kinds of two-stage turbochargers. A renewed version of the wash unit with higher water flows enables the usage of the same unit for all kinds of turbochargers and a simplified version of the wash unit saves cost and time during the manufacturing of the unit. In this thesis, different kinds of methods are used to reach a desired result- theoretical simulations have been implemented to get an understanding of what affects the flow and to decide the size of the pipes and valves. 3D modeling has been used to create a new kind of prototype and to produce drawings that have been used in the manufacturing of a new prototype. Finally, different kinds of tests on the prototype have been performed to investigate if it fulfills the requirements given.

To fully understand the key contents of this thesis, studies and researches on the theory of the subject were made. As into study how the diesel engine works, with emphasis on the medium-speed diesel. Moreover, the fuel that is used in a medium-speed diesel and its impact on the engine and turbochargers were investigated. Finally, the effects of not cleaning the turbochargers and the importance of the washing were studied.

Det här examensarbete är gjort på uppdrag av Wärtsilä Finland, teknisk service. Ämnet för examensarbetet är automatisk tvätt av tvåstegsturboladdare med hjälp av vatten på medium farts dieselmotorer. Syftet med examensarbetet var att undersöka möjligheten att utveckla Wärtsiläs tvättenhet för tvåstegsturboladdare för att få tvätten att uppnå högre vattenflöden som även räcker till de största turboladdarna.

Wärtsilä har en prototyp i användning för tvättning av tvåstegsturboladdare, prototypen har inte möjlighet att tillförse tillräckligt stort vattenflöde för att lyckas rengöra alla typer av tvåstegsturboladdare. En förnyelse av tvättenheten med ökat vattenflöde ger möjligheten till att kunna använda tvättenheten till alla olika typer av turboladdare. En förenklad typ av tvättenheten kan också spara in tid och pengar vid själva tillverkande av enheten. I examensarbetet har det använts olika metoder för att uppnå önskade resultat, teoretiska simuleringar har gjorts för att få en förståelse över vad som inverkar på flödet och för att bestämma storleken på rören och ventilerna. 3D-modellering har använts för att skapa en ny prototyp och att producera ritningar som har använts vid konstruktionen av en ny prototyp. Slutligen har det utförts olika tester på den nya prototypen för att säkerställa att den uppfyller alla krav.

För att fullt förstå detta examensarbete krävde det studier och undersökningar om teorin inom ämnet. Det krävde studier i hur dieselmotorer fungerar, särskilt medelhastighetsdieselmotorer. Det krävdes också att studera bränslet som används i medelhastighetsdieslar och studera vad bränslet har för inverkan på motorn och turboladdarna. Examensarbetet krävde också att man studerade effekterna ifall turboladdarna inte blir tvättade, för att sedan förstå vikten av att tvätta turboladdarna.