船用冷凝器真空偏低的动态特性分析及故障诊断.pdf

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1、第46卷第6期船海工程Vo1．46No．62017年12月SHIP＆OCEANENGINEERINCDec．2017DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2017．06．015船用冷凝器真空偏低的动态特性分析及故障诊断张磊，曹跃云。翁雷，崔佳林(海军工程大学动力工程学院，武汉430033)摘要：为从定性和定量的角度综合诊断船用冷凝器真空下降故障产生的原因，考虑某船用冷凝器的结构和运行特点，建立冷凝器动态运行理论模型，构建冷凝器真空偏低的故障树模型，提出探寻冷凝器真空偏低原因的定性方法。开展冷凝器真空偏低故障的动态仿真，定量分析

2、主机排汽负荷增大、真空系统不严密、循环水泵故障时冷凝器真空的变化趋势，给出避免故障的基本措施。结果表明，所建立的理论模型和编制程序具有较好的精度，能够准确、直观地反映冷凝器真空下降故障时主要参数的动态变化趋势。关键词：冷凝器；真空；故障；动态仿真中图分类号：U664．5；TK267文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)06-0067-05冷凝器作为船用汽轮机推进动力装置的重要1动态运行理论模型建立组成部分，其运行状态的好坏不仅影响汽轮机组的推进功率、经济性，而且影响到整个动力装置乃以某船用双通道、两侧抽气、表面式冷凝器为至整个船舶

3、的安全性、机动陛、生命力等非常重要研究对象，按照冷凝器结构和运行特点将其分为：的性能指标⋯。因此，船用凝汽式汽轮机组在运蒸汽区、空气区、热水井区、冷凝器管侧区。蒸汽行规程中都规定正常运行中允许的真空最低值，区主要汇集各路进出冷凝器的蒸汽：主、辅汽轮机当冷凝器真空进一步降低时，将影响到机组的安排汽、多余乏汽排汽等；空气区主要汇集进出冷凝全，如轴向推力增大，与排汽缸相邻轴承的温度升器不凝结空气；热水井区主要汇集包括汽水分离高，轴承的润滑与冷却困难；当轴承温度升高时会器、给水加热器、主辅抽气器等8路疏水；冷凝器引起转子中心线改变，引起各轴承负荷的重新分

4、管侧区主要分析循环海水带走冷凝器的热量。为配，会引起机组振动；使低压缸体积流量变小，可建立较为通用的冷凝器动态运行理论模型，需满能引起末级叶片的过热或不正常振动；低压缸通足以下假设：①冷凝器内的蒸汽和不凝气体均视流部分温度升高，引起热膨胀、热变形等问题。以为理想气体；②不考虑凝汽器向外部环境散热；③往的研究大多集中在定性分析引。当某一故障冷凝器中的蒸汽、凝水、冷却水管壁、循环海水的因素导致冷凝器真空下降时，若能综合定性和定温度和密度为均匀分布。量方法详细描述从故障发生到结束，冷凝器真空1．1蒸汽区等主要参数的动态运行趋势，不仅能为冷凝器的在冷凝器

5、内，蒸汽在汽侧压力相应的饱和温运行管理提供直接的技术支持，而且能更有针对度下凝结，但在实际情况下冷凝器内不仅有蒸汽，性地识别、排除故障。为此，考虑建立冷凝器动态还有其他不凝结的空气。根据道尔顿分压定律，运行理论模型，结合理论和实际运行特点构建冷冷凝器内的总压力P为凝器真空偏低的故障树模型，开展典型故障导致P=P+Pk(1)冷凝器真空偏低的动态仿真分析，并给出避免故式中：P为冷凝器内的蒸汽分压；P为冷凝器内障发生的措施。的空气分压。分别建立蒸汽分压和空气分压的动态数学模型，由此获得冷凝器内总压力的动态数学模型。收稿日期：2017—01—181．1．

6、1蒸汽分压数学模型修回日期：2017—03—13冷凝器中的蒸汽可视为理想气体，根据理想基金项目：国家自然科学基金(51609251)气体状态方程取微分，将冷凝器内的蒸汽分压动第一作者：张磊(1986一)，男，博士，讲师研究方向：舰船动力系统的科学管理态数学方程经欧拉法表示为67张磊，等：船用冷凝器真空偏低的动态特性分析及故障诊断船海工程第46卷水时带人。冷凝器内的空气主要经主抽气器抽P：P+dG×(2)出，抽出蒸汽凝结回流至冷凝器，空气则排人舱式中：P、P分别为当时和前一时刻的蒸汽分压；室。为此，根据理想气体状态方程取微分，同样可为蒸汽的平均温度

7、，可由蒸汽分压P。和平均以得到空气分压P的欧拉法表示形式焓值求得；V为冷凝器内汽气空间的体积；R。(_(6)p：p+dG×为气体常数；dG为冷凝器内蒸汽的变化量，可由冷凝器内的蒸汽质量平衡方程得到式中：P、P分别为当时和前一时刻的空气分压；r二{为空气分压对应温度，可通过冷凝器内空气平=G+G+Gf+G一G一G一Gd一G均焓值和空气分压确定；R为空气气体常数；(3)dG为冷凝器内空气的变化量，即进入和排除冷式中：G为冷凝器汽侧空间蒸汽的含量；G为汽凝器空气的差值。轮机的排汽量；G为其他进汽量(包括辅汽轮机1．2热井水区的排汽和汽封箱的排汽等)，G

8、：∑G：Gf为由热井水区的凝水流量和凝水热负荷变化可冷凝器内疏水蒸发量；G热井中凝水的动态蒸发列出热井水区的质量方程和能量方程如下。量；