燃油監(jiān)測管路壓力波動問題解決方案

呂緒銳 郭志耘

摘 要：根據(jù)部分船廠和船東反饋，某型柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，存在燃油壓力波動大的現(xiàn)象，燃油壓力表指針擺動頻率高、幅度大，壓力傳感器監(jiān)測壓力曲線也呈明顯波動，造成壓力表、壓力傳感器和壓差開關(guān)頻繁損壞。為此，對燃油壓力波動產(chǎn)生原因進(jìn)行了一系列分析和測試后，在燃油管路檢測管路上設(shè)計(jì)了一套燃油壓力緩沖裝置，通過驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)可有效消除燃油檢測管路上的壓力波動。

關(guān)鍵詞：燃油壓力波動;檢測管路;壓力緩沖器

1 柴油發(fā)電機(jī)組燃油管路壓力波動產(chǎn)生的原因分析

柴油發(fā)電機(jī)組燃油壓力波動的產(chǎn)生主要有兩種原因，一種是外部燃油壓力波動引起。部分船廠在設(shè)計(jì)燃油壓力管路時，主機(jī)和發(fā)電機(jī)組共用一套供油單元，當(dāng)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組同時運(yùn)行時，由于主機(jī)高頻率消耗總管上的燃油，導(dǎo)致外部管路燃油進(jìn)入柴油機(jī)前已出現(xiàn)波動大的情況;另一種是由于發(fā)電機(jī)組本身高壓油泵周期性向柴油機(jī)氣缸內(nèi)供油，引起柴油機(jī)流量脈沖波動。船廠在外部燃油管路上已安裝燃油壓力調(diào)節(jié)閥，但是效果不明顯，為此有必要在柴油機(jī)燃油壓力監(jiān)測管路上設(shè)計(jì)壓力緩沖器加裝方案，以保護(hù)壓力表、壓力傳感器及壓差開關(guān)。

2 燃油壓力緩沖器設(shè)計(jì)原理

壓力緩沖器是壓力脈動衰減器的一種。壓力脈動衰減器可以分為主動式和被動式，其中被動式又可分為阻性衰減器和抗性衰減器，阻性衰減器通過能量的吸收或反射來緩和壓力脈動，抗性衰減器利用波的諧振和干涉來降低壓力脈動。

圖1所示為阻性脈動衰減器：它通過衰減系數(shù)較大的阻尼材料，如石棉、橡膠等（如圖1 （a）所示），或者孔板（如圖1（b）所示）以形成較大的摩擦，把壓力或流量脈動的能量通過摩擦轉(zhuǎn)化為熱量來降低壓力和流量脈動。后者采用孔板可實(shí)現(xiàn)消振，但這種結(jié)構(gòu)的節(jié)流損失比較大，較少使用。

圖2所示為串聯(lián)諧振型脈動衰減器，屬于抗性脈動衰減器。當(dāng)脈動的流量進(jìn)入容腔時，由于突擴(kuò)管的作用，多余的脈動流量使流體壓縮，當(dāng)脈動流量低于平均流量時，則由容腔中的流體釋放一部分，以此降低脈動。這種衰減器適合降低高頻脈動，其中K型衰減器（如圖2 （c）所示）應(yīng)用效果最好。

圖3所示為分支諧振型脈動衰減器，原理是利用衰減器結(jié)構(gòu)使流體產(chǎn)生諧振，從而抵消或吸收某個頻率的波動。其中圖c中H型衰減器由于結(jié)構(gòu)簡單，衰減效果較好，應(yīng)用比較廣泛。一些學(xué)者在H型的基礎(chǔ)上研究出了結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，工作頻帶更寬的復(fù)合H型衰減器，如圖d、e所示。

圖4所示為消振式蓄能器，主要是利用氣體或者是彈簧來平衡壓力波動。

綜合以上各種設(shè)計(jì)，目前濾芯最佳效果的壓力緩沖器是將圖2中b、k兩種形式相結(jié)合。緩沖器內(nèi)部用兩塊帶截留孔的圓板將緩沖器分成三個空間，并且空間逐漸增大，當(dāng)燃油壓力波動時，主要靠節(jié)流孔和上層空間中存有的空氣來抵消部分壓力沖擊。

3 新設(shè)計(jì)燃油壓力緩沖器形式

如圖所示，該壓力緩沖器內(nèi)部又兩個孔板隔成三個空間，且空間容積逐漸增大。當(dāng)燃油進(jìn)入緩沖器，首先，節(jié)流孔能過濾部分的壓力脈沖沖擊;其次，由于空間的遞增，能給壓力波動起到一定的緩沖作用;另外燃油出口處的螺紋接頭部分是深入容器中的，這樣能夠保證緩沖器中能保存一定量的空氣，可以起到一定的緩沖作用。

4 新設(shè)計(jì)燃油壓力緩沖器實(shí)船驗(yàn)證

根據(jù)某船廠反饋，其建造的63500DWT散貨船柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組，在試航過程中，發(fā)電機(jī)組燃油壓力大，燃油壓力表擺幅大，頻率高，燃油壓力表和壓力傳感器已損壞數(shù)只。針對該問題，對所有柴油機(jī)燃油監(jiān)測系統(tǒng)加裝了新設(shè)計(jì)的燃油壓力緩沖器，并對2#和3#柴油機(jī)的加裝前后燃油壓力進(jìn)行記錄，作對比試驗(yàn)。

通過表1和圖6-9的記錄可以看出，加裝壓力緩沖器后，燃油壓力波動有了很明顯的改善，壓力波動的范圍和頻率都大大的減小，且在可接受的范圍之內(nèi)，使得該問題得以妥善解決。

結(jié)論

燃油系統(tǒng)作為柴油機(jī)做功關(guān)鍵系統(tǒng)之一，壓力為最重要的參數(shù)，需要通過壓力表，壓力傳感器以及壓力開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測。壓力的高幅度以及高頻率波動，會對監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)生很大的沖擊，對監(jiān)測設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生很大的影響。通過加裝該緩沖器，柴油機(jī)燃油監(jiān)測系統(tǒng)壓力波動問題得到了有效解決，大大的降低了我司柴油機(jī)燃油壓力管路上的壓力表、壓力傳感器和壓差開關(guān)的損壞率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王占林. 飛機(jī)高壓液壓能源系統(tǒng).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004

[2] MAN Diesel&Turbo. Instruction Manual，2012

作者簡介：

呂緒銳（1985—），男，漢族，江蘇鎮(zhèn)江人，本科，工程師，從事項(xiàng)目管理方向研究;

郭志耘（1983—），女，漢族，河南洛陽人，本科，工程師，從事項(xiàng)目管理方向研究。