船舶机舱主齿轮机组的油气释放特性研究(2)
表1油气释放速率Tab. 1 Oil and gas release rate转速/r·min–1 平衡浓度/μg·m–3 油气释放速率/μg·min–1 75 92 4 600 110 140 7 000 145 360 18 000 170 480 24 000 200 680 34 000
将不同转速对应的油气释放速率代入集总参数模型式(2),可得机舱油气浓度在连续变工况下的油气浓度实时变化规律,与实际气溶胶监测仪测量的油气浓度对比,如图4 所示。可以看出,实时油气浓度监测值与集总参数模型预测值的偏差在10%以内,说明根据船舶主机舱的油气释放特性和环境特点,应用集总参数控制模型能较为准确地计算主齿轮机组的实际油气释放速率,对机舱油气实时浓度进行很好的预测。
图 4 油气释放速率曲线图Fig. 4 Oil and gas release rate curve
2.2机舱油气释放速率的影响因素
带有滑油润滑的旋转机械在运转时,会产生大量的油气,这些油气主要是来自于高温蒸发、离心力作用和气液转化,Gunter 和Sutherland[5]对机械车削机床的油气释放进行过研究,其研究表明转速是影响油气产生的主要因素。本文在试验期间,其主齿轮机组温度和环境参数基本保持不变,通过测试得到不同稳定转速对应的油气释放速率,如图5 所示,其拟合曲线表明,油气的释放速率与主齿轮机组输出转速的平方成正比,从理论上分析可知,油气的释放是主机内滑油随着旋转机械进行高速旋转运动,当微小液态油滴所需向心力大于油的粘性力时,就会被甩出进行形成各种粒径的液态气溶胶,由向心力公式F=m(2πN)2r(m 为油滴质量;N 为转速;r 为旋转半径)可知,向心力与转速的平方成正比,随着转速增加,向心力不断增加,被甩出的油滴数量也就会相应增加,因此油气的释放速率与转速的平方成正比关系是有一定的理论依据的。
图 5 转速与油气释放速率的关系Fig. 5 Relationship between rotational speed and oil and gas release rate
3 结 语
本文根据船舶机舱主齿轮机组的油气释放特性和环境特点,应用舱室环境集总参数控制模型和稳定转速下的油气平衡浓度实际监测值,计算得到了某典型船舶主齿轮机组在稳定工况下的油气释放速率,并通过对比得到集总参数模型对连续变工况下的机舱油气浓度预测值与实际监测值的偏差在10%以内,说明该方法计算得到的油气释放速率和机舱油气在连续变工况下的预测值相对准确可靠。同时,初步发现并分析了主齿轮机组油气释放速率与输出转速的平方成正比例关系。以上内容对船舶油气净化系统设计和污染控制具有一定的指导意义,下一步将结合机械设备的几何特性、运行工况,进一步研究类似旋转机的油气发生机理。
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文章来源:《油气储运》 网址: http://www.yqcyzz.cn/qikandaodu/2021/0505/428.html
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