本文關(guān)鍵詞：大功率柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 冷卻水系統(tǒng) 數(shù)學(xué)建模 軟件仿真 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)是維持柴油機(jī)正常、穩(wěn)定運(yùn)行的重要輔機(jī)系統(tǒng)之一。若柴油機(jī)冷卻不足,會(huì)造成空燃比失調(diào)、機(jī)油變質(zhì)、活塞抱死等不良后果;若柴油機(jī)過冷,冷卻器設(shè)備及主機(jī)零部件溫度過低,則又會(huì)使柴油機(jī)熱效率下降、發(fā)火的滯燃期過長(zhǎng),柴油機(jī)工作粗暴、CO及HC排放增加。如想充分改善柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、優(yōu)化其工作性能,就需分析其工作時(shí)的水力、熱力動(dòng)態(tài)過程。同時(shí)為降低試車調(diào)試時(shí)的成本,提高試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,還需對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行深入研究,優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省能源。本文以上海滬東重機(jī)有限公司柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)為研究對(duì)象,詳細(xì)的介紹了柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的組成特點(diǎn)以及運(yùn)行方式,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并對(duì)其能量利用及溫控原理進(jìn)行深入研究。具體內(nèi)容包括:依據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)理論對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行分析,通過系統(tǒng)阻力系數(shù)及離心泵組特性的深入研究,建立試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的水力數(shù)學(xué)模型。同時(shí)結(jié)合試車臺(tái)操作控制系統(tǒng)及實(shí)際水力學(xué)數(shù)據(jù),提出一種新的節(jié)能優(yōu)化方案,據(jù)此在AFT Fathom8.0軟件中搭建管網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)不同管路特性下低溫冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證離心泵組的并聯(lián)特性及系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方案的適用性與合理性。此外,為了使試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的溫度控制能夠達(dá)到理想效果,依據(jù)熱力學(xué)的相關(guān)理論,對(duì)缸套冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行熱力分析,得到其動(dòng)態(tài)熱力模型。據(jù)此利用MATLAB中Simulink仿真工具建立缸套水系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)仿真得到的曲線及數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析,驗(yàn)證模型的正確性,并在此基礎(chǔ)上增加PID控制器仿真,通過臨界比例度法整定模型中控制器各參數(shù),實(shí)現(xiàn)主機(jī)溫度的快速、無偏差調(diào)節(jié),同時(shí)也驗(yàn)證了PID控制器的溫控調(diào)節(jié)作用。最后,以缸套水溫控原理為基礎(chǔ),為滬東重機(jī)核電項(xiàng)目開發(fā)設(shè)計(jì)一套 內(nèi)部切換式‖低溫水系統(tǒng),設(shè)計(jì)采用GSCU(Gas Supply Control Unit)控制系統(tǒng)對(duì)低溫水的冷卻模式進(jìn)行實(shí)時(shí)切換,使其滿足現(xiàn)階段臺(tái)位 一臺(tái)多機(jī)‖的試車要求。同時(shí)新增低溫水PID溫控調(diào)節(jié)及自動(dòng)加藥技術(shù),精確控制低溫水水溫及阻垢緩蝕劑的用量,優(yōu)化水質(zhì)、節(jié)省水量,滿足各型柴油機(jī)空冷器進(jìn)水的不同要求。此外,在新系統(tǒng)切換為內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)試車時(shí),提出新的外水運(yùn)行方式,并基于AFT Fathom8.0軟件的應(yīng)用基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：冷卻水系統(tǒng) 數(shù)學(xué)建模 軟件仿真 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK427
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 選題的背景及意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.1 柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 柴油機(jī)缸套冷卻水溫度控制的研究現(xiàn)狀17
• 1.2.3 PID控制技術(shù)研究新進(jìn)展17
• 1.3 本論文主要工作17-20
• 第2章 柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)概述20-28
• 2.1 船舶冷卻水系統(tǒng)的發(fā)展20-21
• 2.2 中央冷卻水的基本形式21-22
• 2.3 柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的冷卻形式22-23
• 2.4 柴油機(jī)試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的組成23-26
• 2.4.1 閉式高溫水循環(huán)回路23-24
• 2.4.2 開式低溫水循環(huán)回路24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 試車臺(tái)冷卻水系統(tǒng)的水力數(shù)學(xué)模型28-40
• 3.1 建模的基本方法28
• 3.2 管路阻力損失計(jì)算28-33
• 3.2.1 沿程阻力損失計(jì)算28-29
• 3.2.2 局部阻力損失計(jì)算29-30
• 3.2.3 串聯(lián)管路等效阻力系數(shù)30-31
• 3.2.4 并聯(lián)管路等效阻力系數(shù)31
• 3.2.5 混連管路等效阻力系數(shù)31-32
• 3.2.6 復(fù)雜管路等效阻力系數(shù)32-33
• 3.3 管路特性曲線33-34
• 3.4 泵的流量特性34-38
• 3.4.1 單泵的特性曲線34-35
• 3.4.2 泵的工況點(diǎn)的確定35-36
• 3.4.3 串、并聯(lián)泵組的特性曲線36-37
• 3.4.4 離心泵的數(shù)學(xué)模型37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 柴油機(jī)試車臺(tái)低溫冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化及仿真40-68
• 4.1 系統(tǒng)操作控制系統(tǒng)40-44
• 4.2 系統(tǒng)工況點(diǎn)的確定44-47
• 4.2.1 理論工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)44-46
• 4.2.2 實(shí)際工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)46-47
• 4.3 系統(tǒng)電力分析及計(jì)算47-49
• 4.4 節(jié)能設(shè)計(jì)49-50
• 4.5 實(shí)際管網(wǎng)數(shù)據(jù)50-52
• 4.6 基于Fathom8的不可壓縮流體的設(shè)計(jì)及建模52-67
• 4.6.1 AFT Fathom8.0 軟件介紹52-53
• 4.6.2 AFT Fathom8.0 建模的方法53-56
• 4.6.3 系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)56
• 4.6.4 仿真對(duì)象參數(shù)說明56-57
• 4.6.5 離心泵工作特性的仿真分析57-59
• 4.6.6 空冷器冷卻界面的仿真分析59-62
• 4.6.7 并聯(lián)泵特性的仿真分析62-64
• 4.6.8 低溫冷卻水系統(tǒng)模型的建立64-65
• 4.6.9 低溫冷卻水系統(tǒng)的仿真分析65-67
• 4.7 本章小結(jié)67-68
• 第5章 試車臺(tái)缸套冷卻水系統(tǒng)的建模及仿真68-80
• 5.1 高溫淡水回路熱力數(shù)學(xué)模型68-73
• 5.1.1 主機(jī)缸套的熱力數(shù)學(xué)模型69-70
• 5.1.2 缸套水冷卻器設(shè)備的熱力數(shù)學(xué)模型70-73
• 5.2 高溫水溫度的PID控制73-74
• 5.2.1 PID控制原理73
• 5.2.2 缸套水溫度PID控制的數(shù)學(xué)模型73-74
• 5.3 基于Simulink的缸套水系統(tǒng)仿真74-79
• 5.3.1 系統(tǒng)換熱部件仿真模型的建立74-76
• 5.3.2 主機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)的仿真及分析76-77
• 5.3.3 出主機(jī)淡水溫度的PID控制仿真模型77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第6章 基于熱力分析的中央切換式冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)80-98
• 6.1 冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求80-81
• 6.1.1 主設(shè)備要求80
• 6.1.2 管系及附件要求80-81
• 6.2 低溫冷卻水系統(tǒng)分析81-84
• 6.2.1 水質(zhì)分析82-83
• 6.2.2 水溫分析83-84
• 6.3 系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)84-95
• 6.3.1 原理設(shè)計(jì)84-86
• 6.3.2 設(shè)備閥件選型86-88
• 6.3.3 膨脹水箱設(shè)計(jì)88-89
• 6.3.4 冷水泵設(shè)計(jì)89-91
• 6.3.5 系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)比91-94
• 6.3.6 系統(tǒng)創(chuàng)新94-95
• 6.4 基于Fathom8仿真的新外水運(yùn)行方式95-96
• 6.5 本章小結(jié)96-98
• 結(jié)論與展望98-100
• 結(jié)論98
• 展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況104-106
• 致謝106

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