主油箱的液位—容積曲線

王軍

（哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

0 引言

汽輪機(jī)主油箱的主要作用是儲存一定的油量以保證一定時間內(nèi)潤滑油系統(tǒng)的供油量，對汽輪機(jī)各處的潤滑油及回油進(jìn)行匯集和分配，同時將油中的水汽和回油中攜帶的氣體通過油箱排煙風(fēng)機(jī)排出廠房外。主油箱接有油凈化裝置，進(jìn)一步處理油中的雜質(zhì)以保證油的質(zhì)量。啟動油泵、交流潤滑油泵、直流油泵都接在主油箱上，通過主油箱提供可靠地進(jìn)油，保證系統(tǒng)有連續(xù)不斷的供油，維持機(jī)組的安全運行；此外，通過主油箱便于添加補(bǔ)充系統(tǒng)需要的潤滑油。主油箱內(nèi)部正常運行時的液位、低報警液位、設(shè)備吸油口高度、電加熱器的安裝高度都要考慮液位—容積的關(guān)系。因為在機(jī)組運行期間主油箱的油量會有損耗，如果油量不足，不能保證潤滑油系統(tǒng)的用油量，會使軸承達(dá)不到潤滑效果，造成磨瓦、燒瓦、轉(zhuǎn)子軸頸損壞，轉(zhuǎn)子彎曲等嚴(yán)重后果。為了保證主油箱可靠運行，在一定時間內(nèi)有一定的安全油量，在設(shè)計過程中繪制液位—容積曲線是非常必要的。

1 曲線的繪制

主油箱有筒形和方形，屬壓力容器，一般取筒形結(jié)構(gòu)較好。方形的結(jié)構(gòu)也比較簡單，運用較少，所以我們此處僅分析圓筒形油箱的液位—容積曲線。筒形結(jié)構(gòu)的主油箱主要由一個筒體和兩端各一個橢球形的封頭構(gòu)成。為了繪制主油箱液位—容積曲線，我們首先必須推導(dǎo)出一個液位高度和油箱內(nèi)液體體積之間關(guān)系的公式。

2 計算公式的推導(dǎo)

假設(shè)某主油箱圓筒體或橢圓形封頭內(nèi)半徑為R，圓筒體長度（包括封頭直邊高度）為L；橢圓短軸長為J，X、Y分別為圓任意一點的坐標(biāo)，V為油箱內(nèi)液面的體積，H為油箱內(nèi)液面的高度。

1）筒體內(nèi)液體體積計算（圖1）。

圖1 主油箱筒體示意圖

筒體截面：X2+Y2=R2，故 ：X=（R2-Y2）1/2。

因此液面高度為H時筒體內(nèi)液體的體積：

2）橢球封頭內(nèi)液體體積計算（圖2）。

嚴(yán)格來說，主油箱的封頭結(jié)構(gòu)為碟形結(jié)構(gòu)。經(jīng)過作圖模擬，把此封頭近似看成橢球形封頭，誤差是很小的。

圖2 橢球封頭示意圖

因此當(dāng)容器內(nèi)的液面高度為H時，封頭內(nèi)液體的體積：

以上推導(dǎo)出了H、V之間關(guān)系的公式，當(dāng)液位高度H取不同高度時，這樣就會得到對應(yīng)的容積V，利用EXCEL就能繪制主油箱液位—容積曲線。例如取R=1.8m，L=9.577 m，J=0.698 m，得到如圖3所示的曲線。

圖3 主油箱液位—容積曲線

3 結(jié)語

主油箱是機(jī)組油循環(huán)系統(tǒng)的重要設(shè)備，油位是油循環(huán)系統(tǒng)的重要參數(shù)。油箱油位狀況直接關(guān)聯(lián)著油循環(huán)系統(tǒng)的正常運行，異常的油循環(huán)系統(tǒng)運行直接關(guān)系到機(jī)組的正常運行，就會出現(xiàn)事故。進(jìn)行汽輪機(jī)主油箱液位—容積曲線的繪制是非常必要的，通過研究分析并繪制曲線能更好的監(jiān)測油箱的儲油量，以便及時補(bǔ)充潤滑油，降低事故的發(fā)生率。