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艦艇柴油機(jī)防海水倒灌動(dòng)力減壓裝置的優(yōu)化以及探索

2014-04-29 23:45應(yīng)冬
中國(guó)機(jī)械 2014年4期
關(guān)鍵詞:壓力

應(yīng)冬

摘要:海水倒灌會(huì)讓艦艇柴油機(jī)面臨嚴(yán)重的后果,甚至可能造成艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)損壞,失去動(dòng)力。文章對(duì)可能引起海水倒灌因素進(jìn)行了分析,最終對(duì)避免海水倒灌提出了可行的建議,旨在促進(jìn)我國(guó)艦艇柴油機(jī)放海水倒灌水平的不斷提升與發(fā)展。

關(guān)鍵詞:水下柴油機(jī);海水倒灌;壓力

艦艇中安裝的柴油機(jī)排氣管由于其自身需要,通常會(huì)位于水下2m左右,這就造成在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)或是運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著海水倒灌的危險(xiǎn),一旦海水倒灌入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)被損壞,甚至可能使艦艇失去前進(jìn)的動(dòng)力,影響十分嚴(yán)重。下文通過(guò)模擬計(jì)算的方式,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在水下的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行了研究,探尋防海水倒灌動(dòng)力減壓裝置的優(yōu)化措施。

1.計(jì)算模型的構(gòu)建

柴油機(jī)在水下想要正常的發(fā)動(dòng),需要一個(gè)復(fù)雜的啟動(dòng)過(guò)程。想要實(shí)現(xiàn)對(duì)此過(guò)程的模擬,就需要對(duì)艦艇柴油機(jī)在水下時(shí)氣缸、排氣管、消音器等用容積法進(jìn)行模擬計(jì)算,還要在全面考慮的基礎(chǔ)上建立后排氣管的容積法計(jì)算模型。為真實(shí)重現(xiàn)啟動(dòng)、停機(jī)及天氣等外部因素對(duì)水下柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的影響,需要在計(jì)算過(guò)程中充分考慮水面波動(dòng)狀態(tài),最終在力學(xué)的基礎(chǔ)上構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)軸系、渦輪增壓系統(tǒng)等動(dòng)態(tài)模型的計(jì)算方程,構(gòu)建PID控制方程。通過(guò)對(duì)上述方程的計(jì)算,得出在不同情況下水下發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸、排氣進(jìn)氣管道、溫度、氣體成分等等各項(xiàng)的變化規(guī)律。

1.1.構(gòu)建柴油機(jī)計(jì)算公式

本次研究的主要內(nèi)容是防海水倒灌動(dòng)力減壓裝置的優(yōu)化,所以關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的排放并未在此次研究包括的內(nèi)容中。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒具體情況的變工況經(jīng)驗(yàn)放熱率模型并利用雙韋伯曲線對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行描述,這里參數(shù)的確定是依據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)設(shè)置的,在使用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)時(shí)需要用實(shí)際測(cè)量對(duì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行精確。構(gòu)建了如下的PID控制方程式:

(1)

上式中, 指的是在i時(shí)刻中發(fā)動(dòng)機(jī)齒條的位置, 指的是在i時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的差值, 指的是比例常數(shù), 指的是積分常數(shù), 指的是微分常數(shù), 則是計(jì)算步長(zhǎng)。

1.2.構(gòu)建后排氣管計(jì)算公式

水下柴油機(jī)發(fā)動(dòng)或者停機(jī)時(shí)都有一定的持續(xù)時(shí)間,即存在一個(gè)過(guò)程。在此過(guò)程中會(huì)發(fā)生海水外排或者內(nèi)灌的現(xiàn)象。也就是說(shuō)在排氣管中可能存在兩種物質(zhì)的流動(dòng),氣體和海水。想要完成其計(jì)算公式的構(gòu)建,必須將水下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的后排氣管排放過(guò)程進(jìn)行一定程度的簡(jiǎn)化。通常情況下,艦艇的渦輪后會(huì)有一個(gè)排氣消聲器存在,排氣消聲器后是后排氣管。排氣消聲器的容量通常情況下都比較大,能讓排氣過(guò)程中排氣管中的氣壓維持穩(wěn)定的狀態(tài)。所以說(shuō)通常后排氣管中的壓力變化幅度都會(huì)保持在一定的水平之內(nèi),不會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)。利用一定的計(jì)算手段可知,在后排氣管道單線循環(huán)的情況下其壓力的波動(dòng)幅度<0.13kPa,這個(gè)時(shí)候?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)計(jì)算方式的簡(jiǎn)化,可以將后排氣管也視為一個(gè)特殊容積進(jìn)行計(jì)算考量,需要注意的是在構(gòu)建公式時(shí)需要對(duì)排氣管中氣流的速度以及溫度變化有所把握。構(gòu)建后排氣管的容積變化率公式為:

(2)

在上述公式中,V指的是后排氣管道的瞬時(shí)容積大小,A指的是后排氣管的管道橫截面積,u為企業(yè)邊界的運(yùn)動(dòng)速度。想要確定u值的大小,需要進(jìn)行以下方式的計(jì)算:

(3)

上式中,p指的是后排氣管的壓力值,pw是后排氣管道出氣口的靜水壓力值, 為油水的密度值,而plos為氣體排出過(guò)程中排氣管沿途損耗的壓力值。

2.柴油機(jī)水下運(yùn)行的計(jì)算方式以及數(shù)據(jù)研究

2.1.如何判定發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)否發(fā)生倒灌現(xiàn)象

根據(jù)后排氣管水下排氣過(guò)程中的水下流體動(dòng)力學(xué)模型可知,在不同排氣速度下排氣管的倒灌情況是不相同的。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行一定的計(jì)算能夠得出如下結(jié)論:當(dāng)排氣管的速度小于20m/s時(shí),在排氣過(guò)程中,氣泡脫離排氣管口后會(huì)有一定量的海水流入排氣管道之內(nèi),并沿排氣管向下流動(dòng),當(dāng)排氣速度提升至20m/s以上時(shí),就不再會(huì)發(fā)生此種情況。

開展了最低不倒灌轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:當(dāng)當(dāng)前水深為最大水深的82.8%時(shí),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)轉(zhuǎn)速需要保持在至少0.69以上,最好≥0.75,此時(shí)不會(huì)發(fā)生倒灌現(xiàn)象,當(dāng)相對(duì)轉(zhuǎn)速≤0.69時(shí)會(huì)發(fā)生倒灌現(xiàn)象;當(dāng)當(dāng)前水深為最大水深時(shí),相對(duì)轉(zhuǎn)速至少要在0.72以上,最好≥0.75,就不會(huì)發(fā)生導(dǎo)管現(xiàn)象。

將兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為0.72,水深為最大水深的82.8%時(shí),尾排氣管排放的氣體流速為17m/s;當(dāng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為0.75,水深為最大水深時(shí),尾排氣管氣體流速為17.3m/s。據(jù)此,上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是合理有效的。

2.2.停機(jī)過(guò)程中如何防治海水倒灌

當(dāng)艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí),何時(shí)關(guān)閉排氣外舌閥是需要注意的問(wèn)題。過(guò)早的關(guān)閉舌閥會(huì)讓排氣管內(nèi)的氣壓過(guò)高,對(duì)艦艇整體運(yùn)行可靠性有影響;關(guān)閉的太晚則會(huì)因?yàn)榕艢馑俣冉档椭烈欢ǖ某潭榷鸷K构?。?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí),停止噴油后失去了油料燃燒產(chǎn)生的能量,排氣管內(nèi)的壓力也會(huì)有很大幅度的下降,也可能引起海水的倒灌。所以應(yīng)當(dāng)在停止供油的同時(shí)關(guān)閉排氣外舌閥。雖然在停機(jī)過(guò)程中,排氣管的排氣壓力會(huì)遠(yuǎn)低于排氣管的耐受力,但是需要意識(shí)到排氣管外舌閥長(zhǎng)期過(guò)早關(guān)閉,會(huì)讓管道內(nèi)的煙氣在內(nèi)壁積碳,影響運(yùn)行中的安全。最好的辦法就是采用排氣閥漸關(guān),將管道內(nèi)的壓力控制在合理范圍之內(nèi),同時(shí)避免海水倒灌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.結(jié)論

3.1.利用虛擬模型、構(gòu)建計(jì)算公式以及利用實(shí)驗(yàn)研究的形式,探索當(dāng)水下柴油機(jī)處于啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)元以及停機(jī)狀態(tài)時(shí)后排氣管中的氣流流速變化可知,當(dāng)排氣管氣流速度在20m/s以上時(shí),能有效防止海水的倒灌。

3.2.在水下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,排氣流速變化會(huì)讓管道內(nèi)壓力產(chǎn)生一定程度的波動(dòng),此時(shí)很有可能發(fā)生倒灌現(xiàn)象。

3.3.想要防止水下發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)海水的倒灌,需要做到在停止供油的同時(shí)關(guān)閉排氣管外舌閥,或者根據(jù)排氣管內(nèi)壓力的具體情況適時(shí)對(duì)舌閥的控制,保證管內(nèi)壓力的同時(shí)防止海水倒灌。

參考文獻(xiàn):

[1]朱駿,王紹明,崔毅.增壓6缸柴油機(jī)排氣壓力波變化規(guī)律的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2011(2)

[2]李新,顏伏伍,資新運(yùn).柴油機(jī)排氣加熱燃燒器熱力特性數(shù)值模擬[J]. 燃燒科學(xué)與技術(shù)》,2009(6)

[3]韓固勇,鄧建,周駿.泵氣平均有效壓力與排氣壓力波關(guān)系的試驗(yàn)研究[J].車用發(fā)動(dòng)機(jī),2010(5)

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