船舶主机热力系统建模及分析

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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船舶主机热力系统建模及分析

杨加史晓峰

扬州中远海运重工有限公司江苏扬州225200

摘要:在我国快速发展的过程中,我国的科技在不断的发展进步,文章主要以某远洋船舶主机的热力系统为研究对象,将船舶主机热力系统简化为4个子系统,利用工程热力学及传热学的相关理论,对主机热力系统的具体设备进行热力学分析。通过Matlab中的Simulink工具分别建立热力系统中具体设备的仿真模型,并用模块化建模方法在具体设备模型基础上构建子系统模型,然后通过子系统之间的热力耦合关系组成船舶主机热力系统的整体模型,获取热力系统网络关键节点的流量、压力、温度和热交换量值,从而能够预测出在各种工况下,主机热力管路系统关键节点流体特性。

关键词:船舶主机;热力系统;数值计算;模拟及分析

引言

本文将主机热力系统简化为4个子系统、多种热交换仪器、连接管道网络和其他辅助器械,这些系统之间能够完成能量转换和热量传递,存在着传热传质和机械连接等方面的联系。分析热力系统能量的消耗及流向,建立热力系统的数学模型,采用计算机仿真研究热力系统的参数特性。通过分析热力系统的子系统及主要设备的工作过程和子系统之间的耦合关系,对各环节简化和假设建立热力系统的数学模型,并根据数学模型用Sim-ulink编写系统仿真程序,对该系统进行静态和动态仿真。

1热力系统网络组成

图1为主机热力系统示意图,其中简化了系统中的阀门及附属检测与测量设备。由主机进排气系统、冷却水系统、滑油系统和燃油系统4个子系统组成,其中冷却水系统又分为高温淡水系统、低温淡水系统和海水系统。主机的热力系统虽然分成4个系统,但它们都不独立存在,相互之间存在着耦合关系,4个系统相互交叉交融。

结语

通过对上述建模计算和结果分析可以得到以下结论:1)船舶主机负荷发生变化时,热力系统中各设备和节点流体的流量、温度、压力和换热量均有不同程度的变化。2)由于各系统的进行热量交换的能量均来源于发动机燃烧释放的热量,主机负荷降低时,流过各换热器的节点温度均有一定程度降低,对应的节点流量也会降低,因而这些节点的换热量就会降低。3)通过这个主机热力系统模拟,可以模拟出主机的各种工况条件下,流体网络系统各节点的温度、压力、流量的变化情况,为船舶运行时故障诊断提高方向,为船舶运营节能管理提供了思路和方向。

参考文献:

[1]钱作勤,贾小俊,周祥军.滚装船冷却水系统的优化设计与热力性能研究[J].中国造船,2005,46(2):43–50.

[2]赖峰,吕亚国,路彬.船舶传动装置润滑系统仿真计算研究[J].船舶工程,2011,33(5):39–42.