CN108844721B - 柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法，首先测量出滴水分离器一定时间内实际分离出的扫气空气中水的质量Q_实际；然后测量新鲜空气进气温度、压力、湿度，及压缩空气通过空冷器前后的温度和压力，计算压缩空气中的理论可分离水的质量Q_理论，所述的滴水分离器的效率为：E＝Q_实际/Q_理论效率。本发明对滴水分离器的效率有了可靠测量方法，比MAN的图表经验值法更加准确，更具有通用性。本发明便于测量各个型号主机在不同工况下的滴水分离器的效率，以防止过量冷凝水进入气缸造成破坏。

Description

柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法

技术领域

本发明涉及船用柴油机，特别是一种柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法。

背景技术

滴水分离器是柴油机的一个重要零部件，它位于柴油机扫气进气的空冷器框体内，具体位于扫气进气气流方向空冷器芯子之后，扫气集管之前、空冷器框体的底部。新鲜的空气经由涡轮增压器增压并且温度升高到为200℃左右，经过空冷器冷却后，扫气温度降至30℃左右，因为空气湿度的不同，会产生大量的冷凝水，这些冷凝水必须经过滴水分离器，将其95％左右冷凝水分离出来，避免带有水的扫气空气进入气缸，破坏气缸滑油润滑，恶化气缸的工作状况。因此滴水分离器的分离效率十分重要，如何对滴水分离器的效率进行测量是本文将要提出的方案。现有的低速机滴水分离器效率的测量方法一般是根据MAN的经验，查询曲线图，只有整数倍的相对湿度和扫气压力曲线图，只能根据温度和湿度以及理论每kwh功率对应扫气空气中含水量来估算，准确度低，通用性差，且在曲线表上查询读数偏差较大，难以准确计算滴水分离器效率。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法。该方法准确的测量出滴水分离器效率，比MAN的图表经验值法更加准确，更具有通用性，便于测量各个型号主机在不同工况下的滴水分离器效率，以防止过量冷凝水进入气缸造成破坏。

基于上述目的，本发明采用的测量方法如下：

一种柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

1)对滴水分离器安装位置处前侧、后侧和底部开三个孔，分别安装法兰、管子和阀门，在稳定工况下，对一定时间内三处管路泄放出的冷凝水通过小桶进行收集，并称重，得到扫气空气中这段时间内滴水分离器的实际分离出的水的质量Q_实际；

2)用温度计、压差计测量增压器吸气端滤网处空气的温度T_大气和大气压力P_大气，用湿度计对进气的相对湿度测量获得相对湿度H_大气，由T_大气在饱和蒸汽压力表中查到水蒸汽在该温度下的饱和蒸汽压力值P₁,根据H_大气＝P₂/P₁，计算出扫气进气空气中实际含有的水蒸汽分压P₂＝P₁*H_大气；

3)测量空冷器后的扫气温度T_{空冷器后扫气}和空冷器前的扫气压力P_{空冷器前扫气}，由T_{空冷器后扫气}从饱和蒸汽压力表中查出该温度下对应的饱和蒸汽压值P₃；

由于扫气进气空气经过增压器，压力升高到P_{空冷器前扫气}，按下列公式计算出压缩比：

压缩比

则原来步骤2)中计算得到的扫气空气中实际含有的水蒸汽分压力P₂也同样适用于该压缩比C，即可以计算出空冷器前高温压缩空气中含有的水蒸汽分压应该为P₄＝C*P₂；

4)根据含湿量的计算公式分别计算出空冷器冷却前后的湿空气中分别的含水量，其中d为1kg干空气所带有的水蒸气的质量即为含湿量，Pv为湿空气中水蒸汽的分压力，Pa为湿空气中干空气的分压力；

干空气

干空气；

5)根据单位时间内柴油机扫气消耗量，按下列公式计算出一定时间内扫气空气中的理论冷凝水产生量：Q_理论＝(D_{空冷器前扫气}-D_{空冷器后扫气})S_{柴油机扫气消耗量}；

6)所述的滴水分离器的效率为：E＝Q_实际/Q_理论。

本发明的技术效果如下：

本发明通过对滴水分离器处实际冷凝水泄放量的测量，以及对空冷器前后扫气温度和压力的测量，对理论冷凝水值进行了计算，从而准确的计算出了滴水分离器效率，比MAN的图表经验值法更加准确，更具有通用性。

本发明对滴水分离器的效率有了可靠测量方法，便于检查测量各个型号主机在不同工况下的滴水分离器效率，以防止过量冷凝水进入气缸造成破坏。

附图说明

图1是滴水分离器在柴油机上安装示意图

图2是柴油机上扫气空气流向示意图

图3是滴水分离器参数测量位置示意图

图4是MAN的经验数值曲线估算法求滴水分离器效率

图中，1温度计，2压差计，3湿度计，4空冷器前压差计，5空冷器后温度计，6法兰，7管路，8阀，9小桶

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。凡依据本说明书的内容所做的等效变化及修改，都属于本发明专利申请的技术范围。

实施例

在6G70ME-C9.2主机100％负荷下，对滴水分离器的效率进行测量。

步骤一，对滴水分离器的正下方、气流的方向的前侧以及后侧分别开泄放孔，布置法兰6和管路7及阀8，并且在空冷器后布置空冷器后温度计5，在空冷器前布置空冷器前压差计4。在100％负荷下，待柴油机工况稳定后，用小桶9收集三处泄放的冷凝水10分钟，并称重为19.77kg，则可以计算得1h的冷凝水泄放量为118.6kg；

步骤二，用温度计1测增压器进口处的大气进气温度为18.9℃，压差计2测得大气压力为763.5mmHg，用湿度计3测得增压器进口处空气相对湿度为62.1％。根据大气温度18.9℃查饱和蒸汽压力表可以得到该温度下水蒸汽饱和压力为16.38mmHg，则可以计算出该处扫气进气中水蒸汽分压为16.38x62.1％＝10.17mmHg。

步骤三，根据空冷器后温度计5和空冷器前压差计4的读数，温度为30℃，扫气压力为2340mmHg。查饱和蒸汽压力表，30℃下水蒸汽饱和压力为31.84mmHg。

根据空冷器前扫气压力值，计算得出压缩比为(2340+763.5)/763.5＝4.06

根据压缩比，计算出空冷器前压缩混合空气中的水蒸汽分压为4.06x10.17＝41.35mmHg。此时我们已经分别计算出了空冷器前和空冷器后的压缩空气中水蒸汽分压分别为41.35mmHg和31.84mmHg，显然在高温压缩空气经过空冷器冷却的过程中，有大量冷凝水产生，因此空冷器后的水蒸汽分压降低了。

步骤四，根据含湿量计算公式分别计算出空冷器前后的混合湿空气中各自的水蒸汽含量。

空冷器前的水蒸汽含量为

干空气

空冷器后的水蒸汽含量为

干空气；

步骤五，该机根据100％负荷下性能数据，扫气消耗量为118300kg/h，因此我们可以计算出1h理论上产生的冷凝水量为118300x(0.0044-0.0034)＝121.5kg/h；

步骤六，该滴水分离器的效率为：118.6/121.5＝97.6％

实验表明，本发明能准确地测量出滴水分离器效率，比MAN的图表经验值法更加准确，更具有通用性，便于测量各个型号主机在不同工况下的滴水分离器效率，以防止过量冷凝水进入气缸造成破坏。

本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，所作出的任何修改、等同替换、显而易见的变型和改进，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种柴油机运行时滴水分离器效率的测量方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

1)对滴水分离器安装位置处前侧、后侧和底部开三个孔，分别安装法兰(6)、管子(7)和阀门(8)，在稳定工况下，对一定时间内三处管路泄放出的冷凝水通过小桶(9)进行收集，并称重，得到扫气空气中这段时间内滴水分离器的实际分离出的水的质量Q_实际；

2)用温度计(1)、压差计(2)测量增压器吸气端滤网处空气的温度T_大气和大气压力P_大气，并用湿度计(3)对进气的相对湿度测量获得相对湿度H_大气，由T_大气在饱和蒸汽压力表中查到水蒸汽在该温度下的饱和蒸汽压力值P₁,根据H_大气＝P₂/P₁，可以计算出扫气进气空气中实际含有的水蒸汽分压P₂＝P₁*H_大气；

3)测量空冷器后的扫气温度T_{空冷器后扫气}和空冷器前的扫气压力P_{空冷器前扫气}，由T_{空冷器后扫气}从饱和蒸汽压力表中查出该温度下对应的饱和蒸汽压值P₃；

由于扫气进气空气经过增压器，压力升高到P_{空冷器前扫气}，按下列公式计算出压缩比：

压缩比

则原来步骤2)中计算得到的扫气空气中实际含有的水蒸汽分压力P₂也同样适用于该压缩比C，即可以计算出空冷器前高温压缩空气中含有的水蒸汽分压应该为P₄＝C*P₂；

4)根据含湿量的计算公式

分别计算出空冷器冷却前后的湿空气中分别的含水量，其中d为1kg干空气所带有的水蒸气的质量即为含湿量，P_v为湿空气中水蒸汽的分压力，P_a为湿空气中干空气的分压力；

5)根据单位时间内柴油机扫气消耗量，按下列公式计算出一定时间内扫气空气中的理论冷凝水产生量：Q_理论＝(D_{空冷器前扫气}-D_{空冷器后扫气})S_{柴油机扫气消耗量}，S_{柴油机扫气消耗量}为柴油机扫气消耗量；

6)所述的滴水分离器的效率为：E＝Q_实际/Q_理论。

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