动力装置

动力装置（精选十篇）

动力装置 篇1

随着汽车技术的日益提高,关于汽车的速度和稳定性研究有了进一步的发展,汽车涉及到的空气动力学问题成为了左右汽车外观结构设计的主要指标之一。由于与驾驶者的生命休戚相关,汽车高速行驶时的操控稳定性显得非常重要。而这其中空气流动所产生的影响不容忽视。即便在无风的环境中,汽车以速度v高速行驶在路面上,也会产生一个与空气相对运动的速度。此时可将汽车视为静止,则空气以v与车身迎面流过,在车身周围形成一些复杂的流场。这些流场会造成车体在不同方向上的受力[1]。本文结合安装在不同位置的扰流装置或气动附件,对车身不同位置流场进行分析,从气体动力学原理上说明部件的具体作用。

1、汽车前端空气动力装置

1.1 空气桥

汽车在前端首先受到迎风力的作用,由于沿车体行驶方向的风阻占了总风阻的80%左右,而车头的横截面是沿纵向最大的迎风面,所以这其中位于车头的风阻的大小对汽车行驶的速度和油耗都有很大的影响[2]。

登载于名为“汽车之家”网站2012年4月23日的一则新闻报道了关于法拉利跑车最新设计的信息。2012年法拉利发布了它的12缸跑车,其油耗降低了30%。之所以在性能上能有如此巨大的变化,得益于它独特的外观设计,这其中空气桥的应用无疑是亮点之一,如图1所示画圈位置结构即为空气桥,白色线条为流线。暂时忽略湍流气体的影响,当来流气体沿水平方向接触到车体前端,其水平力可分解为沿车体表面流动的剪切力,和垂直于车体表面的压力,而压力进一步可分解为水平方向的阻力贡献,和竖直方向的压力。空气桥的设计,使得冲击到车体前端的空气流可经其“桥洞”分流至车体侧翼,从某种程度上减小了迎风面积,使得水平阻力分量减小。而当气流来到侧翼位置时,通过车体侧面的流线设计,形成沿斜向下方的流动,这一流动很显然补偿了前面由于空气桥孔洞失去的沿竖直方向的下压力。

1.2 导流罩

导流罩一般多应用在货车,大客车或半挂车上,其力学原理简单,即将迎风面设计成流线型,使空气能够沿其表面流动,而降低沿水平方向的力的分量,降低风阻。

2、汽车底部前扰流器

汽车底部的空气流动是造成汽车行驶过程中出现升力的主要原因。设置前扰流器的目的是使进入车底部的气流减少,同时使气体加速流动,压力降低,减小阻力系数和升力系数。

如图2所示,当不考虑车轮和底盘其它凹凸部位扰流产生的效果,仅针对前端扰流器进行研究,则前方来流空气受到扰流板的阻隔时,部分空气被分流至车体上方,而能够流经扰流板进入车体底部的气流,根据流体流动的连续性方程,有:A1v1=A2v2。其中A1、A2代表气体流经不同过流断面的面积,v1、v2代表空气流过这两个过流断面时相应的流速[3]。将汽车底盘与地面之间包含的流体流动近似认为管流,则前扰流板处的过流断面面积设为A1,扰流板后的过流断面面积设为A2,则可知,气体通过扰流板后,流速骤然下降,由于附面层空气的粘性,和来流空气源源不断地注入,在前扰流板后形成了类似车尾的“边界层分离现象”,在扰流板后与车底连接的位置区域产生涡流,形成负压区域[4]。

3、汽车侧面扰流装置

在车的侧翼设置空气动力装置的目的是为了提高车的稳定性。目前所知的侧翼空气动力装置主要有一下几种:车侧梭型扰流器,底盘扰流裙,扩散器等。

3.1 车侧梭型扰流器

安装在车侧的梭型扰流器,曾见于某国外轿车上,普通轿车并不常用,其利用的力学原理与前扰流板类似,其结构为如图3所示的中空部件。当空气来到车体侧翼,流经车体左右对称设置的小扰流器,使扰流器的锥形空腔内形成负压,从而加强车体的横向的稳定。

3.2 底盘扰流裙

底盘扰流裙的形状非常形象,像是少女穿着的裙装,它安装的目的根据具体设计的形状不同也不尽相同。但总体来说,它的目的是使车体侧翼的空气流能够按照设计的方向流动,不产生大的涡流、逆流影响车的稳定,并阻碍气体进入车底,减弱车体底部由气体产生的升力,增强汽车高速行驶时的稳定性。

除此之外,车体侧翼上安装的空气动力装置还有一些,但所基于的原理也基本与上述两者相同,只是在造型或者叫法上有所不同而已,在此不作详述了。

4、汽车后部空气动力部件

关于汽车尾部涉及到的力学问题是汽车空气动力学的又一重点。当气体流经车身到达车尾的时候,由于受到车体结构形状的影响,气体的流动状态势必会发生改变,这其中,边界层分离现象就是典型的尾部气流问题。这种现象使得气体在车尾部形成较大的涡流区域,使车的升力增加,影响车的稳定性,同时产生的负压,使车体水平方向压力差变大,在尾部形成沿车行速度方向相反的拉力,从而增加了油耗。通过缩短车尾长度可以大大减轻尾流对车体的影响,因为这部分的动力学原理不涉及空气动力附件的应用,所以本文不做研究。

4.1 尾翼

尾翼安装在车辆的尾部,表面狭窄、形状类似于倒置的机翼,水平面离开车身安装,有的与水平面呈一定角度。用来提供下压力,使车辆稳定性提升。

根据流体力学中伯努利方程的基本原理,压强与流速有关,当流速变大的时候,压强相应减小,流速减小的时候压强相应增大,这一原理在前述车头与车侧及车底的扰流装置中也多有应用。汽车尾翼的上表面较为平坦,而下表面则突出较大,当空气遇到尾翼时,会沿壁面绕流,其中下表面流线弯曲大,流管变细,根据不可压缩流体的连续性方程,流速加快,气压降低。此时尾翼上下表面出现压力差,上表面的压力大于下表面压力,机翼产生下压作用[5]。

4.2 其他尾部扰流器

除了尾翼以外,尾部还有其他类型的扰流装置。其他的车尾扰流装置有的也可以提供下压力,但常见的还是以减少升力和尾部气流拉力为主。有的尾部扰流器单纯用来分割尾流,有的可以令气流更顺畅,避免车尾空气边界分离面下产生涡流及空气聚集,减少空气拉力,降低浮升力[6]。

5、结论语

根据车辆运行中气流在车身绕流的动力学特性,分别对车身不同部位空气动力装置的作用原理进行了分析。通过分析可以看出,汽车空气动力部件虽然尺寸普遍不大,但其对汽车性能的提升,行驶的安全性和稳定性都起着举足轻重的作用。随着研究的深入,空气动力学的更多应用将会使汽车技术获得更大程度上的提升。

摘要：空气动力学部件是汽车车身外部安装的零部件之一,对改善整车的风阻和浮升力等起着至关重要的作用。本文通过对空气动力部件的介绍,从其在车体的安装位置,形状尺寸、类别等方面,逐一分析了它们的力学特性和作用原理。结合图例深入介绍了空气动力学部件,使读者对扰流器等概念有了更加全面的认识。

关键词：空气动力学,汽车,扰流器

参考文献

[1]叶南海,郭惠昕.汽车空气阻力分析[J].常德师范学院学报(自然科学版)2000(12).

[2]李永恒.具有吸引力的汽车尾翼[J].轿车情报.1997(1).

[3]陈文义,张伟.流体力学[M].天津大学出版社.2004.2.天津

[4]马晖扬,尹协远等.航天飞机高超音速旋涡分离流动现象分析[J]导弹与航天运载技术1989(05)

[5]陈永丽.机翼升力的物理原理分析[J].现代物理知识.2010(02).

动力装置 篇2

纯电动轿车动力传动装置参数匹配与动力性仿真

开发纯电动轿车的关键技术之一是动力传动装置参数的优化匹配.根据确定的`纯电动轿车基本性能参数,从理论分析和工程设计的角度出发,利用Matlab对纯电动轿车电机、变速器、主减速器进行了设计计算与匹配.ADVISOR仿真结果证明,所选电机与整车匹配后能够满足纯电动轿车动力性的要求.

作 者：钟磊 高松 张令勇  作者单位：山东理工大学,交通与车辆工程学院,山东,淄博,255049 刊 名：山东理工大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF SHANDONG UNIRERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 24(1) 分类号：U264.1 关键词：纯电动轿车   传动装置参数   匹配   动力性仿真  

杠杆支点式动力输出装置 篇3

【关键词】杠杆；折叠式杠杆；能量外延；支点；变轨；复合式运动。

能量守恒定律是不可破的，但严峻的能源形势召唤着人类开发节能产品。杠杆支点式动力装置的研究是机械设计领域对采用能量外延做功的一种探索，欲寻求能在能量外延上做功的设计方式。经过长期观察，发现一个做封闭曲线运动的杠杆物体，只要给它一个条件，就会做变轨（改变轨迹）运动。因此，杠杆的运动就由单一的相互作用特性，增加了一种新特性排斥。本装置就是依据相互作用、相互排斥两种特性设计的。设计依据杠杆的特殊功能以及良好的可塑性本质，针对性地探索其潜在的机械特性与能量外延的关系，采用了杠杆折叠和能量转换的设计方法，把人给予杠杆物体的条件（连接轴）设计在装置上，以获取排斥特性，利用它与相互作用特性引发的机械性反应过程，在装置上成功的设计了支点。支点是一个多功能的工具，它为旋转杠杆通过自身功能，接受外来动力做功搭建了一个平台，使折叠式杠杆具备了既是一根杠杆又是一台机器的功能，当装置需要变轨时，它使杠杆成为装置上的一个独立的运动机体，用作变轨运动；当其需要做功和消功时，它又使杠杆成为一根可伸展、可折叠的杠杆，用作做功和消功；当需要节能时，它又是一个支点。这种多种工具间的相互配合，使运动中的装置具备了一个完整的曲柄连杆复合式机构，可做机械重复式往返运动，并以伸、压、缩、消的方式做功，具备了动力输出设备诸要素和基本特征，开发出了一个既遵守能量守恒做功，又可利用其产生的机械能、在外延上再做功的复合式做功新模式。本文提出了为装置设计支点和探索能量外延做功的研究和设计。

1 设计原理

本装置依据相互作用、相互排斥两种特性设计而成。为了把人给予杠杆的条件设计在装置上，在装置的设计中，采取了杠杆折叠和能量转换两种方法。把杠杆设计成折叠式，即把四根杠杆从中间截成长度相等的两段，一段杠杆固定在设备轴体上，称固定杠杆；另一段称旋动杠杆，如图-3所示。两段杠杆之间，用一个连接轴再把它们连接成一根杠杆。这样做是为了获取折叠式杠杆连接轴（条件）的功能，引导旋转杠杆在两种特性发生极端机械性反应时实施变轨。同时，通过自身的功能接受外来动力，驱动旋转杠杆围绕连接轴做独立旋转运动；若这种动力连续给力驱动旋转杠杆及加重块向上方逆时针位移，旋转轮就会自动向下方顺时针位移；当逆时针位移的旋转杠杆与顺时针位移的固定杠杆在装置上呈水平线时，两者则又共同压迫、并围绕装置轴心位移，装置上的运动成为了复合式运动，即两种特性引起变轨后，固定杠杆与旋转杠杆各行其道。又在相互作用、相互排斥的运动中，实现异途同归。

能量转换是为了上述的需要，把电动机的额定转速由1400转/min减速为47转/min，采用47转/min转速的齿轮作为主动轮， 驱动折叠式杠杆连接轴上的减速齿轮，使速度由47转/min减速成10转/min， 驱动安装在减速齿轮上的旋转杠杆和加重块位移。在它带动旋转杠杆位移时，又把10转/min转速，在杠杆上转换成m/s的速度。这个过程中，在复合式运动的条件下，减速齿轮既作为折叠式杠杆连接轴使用，也可作为支点使用，可以把装置上的电动机在能量守恒条件下做功时所产生的机械能在力臂上扩大数倍后在杠杆上做功。

装置的构造设计是一种复合式设计，实施了3项关键技术，完成了杠杆支点式动力装置的设计，实现了使用支点做功，下面详细介绍设计过程和设计方法：

1.1 杠杆折叠与变轨

杠杆折叠的折叠轴，是人提供给装置的条件。装置以此条件引导两个运动物体，产生相

互作用、相互排斥的特性时，对杠杆的位移轨道做了变轨，如图3-2、图3-4、图3-7、图3-8，改变了加重块的位移轨迹。图3-1、图3-3则是变轨位移中的途径位置。其过程是：从右区过来的杠杆采取相互排斥方式位移（這里指的相互排斥是指旋转杠杆与设备做逆方向位移）。右区与样机轴心呈水平线的位置是杠杆伸展的位置如图3-2，杠杆伸展后，在压力的作用下，加重块向下方位移。固定杠杆位移90°到了样机轴心的垂直下方如图3-3。

图1介绍：1制动轴、2旋转轮固定镙栓、3机体、4固定杠杆支架、5旋转杠杆、6加重块、7盆型齿轮（支点）、8驱动齿轮、9传动轴、12电动机。图3介绍：1、2、3、5、6均为做功状态，4、7、8为消功状态。

因旋转杠杆做逆方向位移，拐臂轴图1-7，驱动它逆方向位移了90°图3-3。此时旋转杠杆及加重块与固定杠杆、样机轴心三者呈图3-3状。此状是杠杆的相互排斥与相互作用特性的交汇处，也就是变轨的界点，只要给它一个条件，它就会变轨，这个条件就是杠杆折叠处的连接点，变轨的节点就在这个连接轴上，在相互作用、相互排斥交换的瞬间就变轨了。变轨后加重块已不再向左区方向位移，而是向装置的轴心位置位移（此时加重块尚在右区做位移），即向杠杆功能消失的方向位移，如图3-7。当它刚进入变轨区（左区）时，已经到了设备轴心的位置，杠杆功能随即消失，对右区不再产生任何阻力。这种杠杆功能的消失，为右区杠杆到伸展位置伸展做功和下一根需要消失功能的杠杆到消功位置消功提供了空间，一根杠杆伸展的同时又将另一根杠杆压上折叠位置消失功能。变轨实现了杠杆连续不断的伸展和折叠，样机的位移也就连续不断地进行着。固定杠杆与旋转杠杆在折叠位置折叠后，继续同方向位移，这个相互作用同方向位移既是一个消功过程，也是为下一次变轨做准备。固定杠杆牵着旋转杠杆位移90°到了样机轴心的垂直上方，拐臂轴又驱动旋转杠杆同方向向右区位移了90°。此时轴心，固定杠杆，旋转杠杆三者呈图3-1状，此状是第二个变轨界点，即由相互作用变轨成相互排斥，杠杆又回到起点。

nlc202309012144

1.2 杠杆特性向机械特性的转换

如何把杠杆特性转变成机械特性，使之成为一台机器，设计工作经历了这样的一个过程：依据杠杆良好的可塑性本质为载体，把相互排斥特性移植到样机的构造设计上。为实现这个目标，首先是以新特性为基点，寻求到一种能与此相互接纳的机械构造模式：即采取把一根杠杆一分为二的方法，一段安装在旋转轮轴上，称之固定杠杆，一段安装在固定杠杆末端的连接轴上，如图1-7，称之为旋转杠杆。两者之间用一个连接轴连接。二者在运动中既各代表一种（杠杆）特性，同时又代表着同一种（连杆）特性。其间的折叠轴，作为两种特性交汇转换的衔接点，引导杠杆通过自身的功能接受外来动力，驱动旋转杠杆做独立旋转运动，引导两种特性的转换，组成一个可与原机体互动的动力机体（称连杆机构），使之保持二者原特性的存在与新特性的产生；然后，再把两个运动机体及其功能、特性嫁接整合，形成装置上的一个机体，并组成了一个完整的曲轴连杆机构，实现了杠杆特性向机械特性的转变。

现依据装置复合式运动的实例，说明杠杆特性向机械特性的转变。图3是显示复合式运动位移一周的图示，支点被设计在旋转杠杆与固定杠杆的连接轴上，图3-2是旋转杠杆与固定杠杆做复合式运动一周的开始，电动机按自已被额定的转速，驱动旋转杠杆向上方逆时针位移，固定杠杆及旋转轮受电动机额定转速的制约，以电动机的转速向下方顺时针位移。因此，它们经图3-3、图3-4、图3-1回到原点图3-2，旋转杠杆围绕折叠轴位移了一周，同时，也围绕动力输出轴位移了一周。在它围绕旋转轮位移了一周的时间内，它和固定杠杆共同压迫旋转轮，并围绕装置的动力轴也位移了一周。这种运动在本装置上被称为复合式运动，即旋转杠杆围绕折叠式杠杆的折叠轴做的封闭式曲线运动和旋转杠杆与固定杠杆围绕装置动力轴做的封闭式曲线运动。这是一个由杠杆特性向机械特性转变的过程。

1.3 支点与做功

装置由四根折叠式杠杆组成了一个旋转轮，采用固定杠杆与旋转杠杆之间的连接轴即减速齿轴的半径作为支点和力臂使用，如图1-7所示，从齿轮轴到齿轮边沿之间的长度，就是本装置杠杆的力臂，长度半径是7.5cm。当电动机（图1-10）的动力经传动轴（图1-10）传动到主动齿轮（图1-9）驱动支点上的被动齿轮（图1-7）时，即可带动旋转杠杆（图1-5）和加重块（图1-6）围绕力臂轴做旋转位移。这一过程中，在主动齿轮驱动被齿轮时，被动齿轮上的力臂发挥功能，能把加重块的重量减轻数倍。当旋转杠杆和加重块位移呈图3-1、图3-2、图3-3、图3-5、图3-6时，是杠杆的做功状态；当旋转杠杆和加重块呈图3-4、图3-7、图3-8时，是杠杆的消功状态。

图3所示的是加重块的位移路线。图3-7和图3-8显示的是模拟样机动态下的两个瞬间图像，从图中可以看到这两个加重块的位置，处于加重块的消功区，此时的加重块已完全消失功能。这里讲的消功，是指加重块处于机体周边上时消除了对做功区做功杠杆和加重做功的阻力。它消功得越彻底，做功区加重块做功就越大。样机模拟实验还显示，在相互排斥和相互作用的共同作同下，引起旋转轮上四根杠杆中的三根杠杆同时来到同一个区域伸展，图3-2所示；而使另一根杠杆处于折叠状态，如图3-4所示。在这两种状态下，旋转轮上形成了一种动势，打破了旋转轮上的平衡，加重块以重力速度朝着下方位移，压迫旋转轮位移，实施做功。

通过上述3项技术的实施，装置能采用做功机械做功时产生的机械能，再在支点上把机械效率放大，进行再做功，以达到节能的目的。

为了检验装置的设计效果，做了两次样机实验。第一次实验做了装置的旋转功能实验和驱动功能实验，以下是第二次实验过程和实验结果：

2 实验

实验从2013年3月1日开始，2013年6月28日结束。

实验目的：检验支点功能；检验驱动发电的效果。

样机机座长2.8m，宽2.5m，高1.68m；

样机旋转轮：3.9m，其中固定杠杆：1.0m，旋转杠杆：0.95m；

样机力臂：4个，力臂半径：7.5cm，（主动齿轮力臂半径为2厘米）链轮传动；

样机增速器：1个，增速齿轮力臂半径6cm，3级齿轮传动，增速比为1：150倍；

驱动电动机：4个，0.5W/个，电压：380V，转速：1400转/s；

减速器：4个，涡轮杆式减速器，速比为1：30倍

发电机：1个，2KW，电压为220V；

力臂设计增大倍数：电动机原动力的3.7倍

2.1 发电实验

选用2KW发电机作为实验对象，做了3组实验：

第一组实验：在四根旋转杠杆上均安装了24kg加重块，力臂工作正常，发电机能空负荷旋转，带负荷就停车。

第二组实验：在四根杠杆上增加了10.6kg加重块，加重块总重34.6kg，力臂工作正常，发电机发了800W电（4个200W灯泡） 。

第三组实验：四根杠杆上又增加了10.6kg加重块，加重块总重45.2kg，力臂工作正常，發电机发了1800W的电（9个200W灯泡）。

3 实验分析

3.1 做功力臂的做功量

做功力臂的做功量由力臂长度所决定，其力臂半径为7.5cm。对装置力臂功能的测试结果是：力臂2cm长度，可增加电动机一倍的驱动动力。装置的做功力臂为7.5cm，能增大电动机3.7倍动力；增速器力臂长6cm，将消耗3倍力臂系数。现依据附图3，介绍第三组实验的结果：

对图3-1的分析：在图3-1上的加重块是45.2kg，加重块在杠杆上的作用长度是0.95m，约179m/s，约1.79KW，其中原动力0.5KW，实际工作效率为0.38KW，合计：1.79—0.38=1.41KW。1.41KW等于做功力臂把原动力增大了3.7倍。

nlc202309012144

对图3-2的分析：在图3-2上的加重块是45.2kg，加重块在杠杆上的作用长度是1.95m，约357m/s，3.57KW，其中原动力0.76KW，合计：3.57—0.76=2.82KW。

对图3-3的分析：在图3-3上的加重块是45.2kg，加重块在杠杆上的作用长度是0.95m，约179m/s，1.79KW，其中原动力0为0.38KWKW，合计：1.79—0.38=1.41KW。

上述3个图示显示原动力功率合计为：1.5KW，3项力臂增大功率合计为5.55KW，1.5+5.55=7.05 KW，减去增速器力臂消耗了3倍，1.5KW×3倍=4.5KW，7.05—4.5=2.55KW，减去5个传动系数所耗能量0.2KW×5=1KW，转轮上仅剩2.45KW动力。

因版面所限，其他实验与分析暂且不谈。

4 稳定的做功特性

实验显示，装置具有了杠杆的特殊性能和普通性能，做功特性稳定。

4.1 特殊特性与做功耗能

样机具备了杠杆的特殊性能。实验中，0.5KW电机的实用效率是0.38 KW，即0.38m/s，加重块的匹配应为9.2kg， 实验结果是它驱动的加重块是45.2kg，1.79m/s：1.79—0.38=1.41，扩大了3.7倍，

（假设）。若把力臂半径设计成50cm，就可把原动力增大25倍，它要消耗多少能量呢？25—3.7=21.3。这组数据是以本实验主动齿轮（电动机）以47转/分驱动力臂将做功效率增大3.7倍为基数，再把它增速到280转/min作为计算依据。电动机以280转/min驱动力臂。 若力臂转速要保持在10转/min的话，得把原56个齿增加为336个齿。280转/min是电动机1400转/min的20%，即0.072KW，这使电动机的驱动力减少了20%，1400—280=1120。动力由原来的0.38m/s减去0.308m/s：0.38—0.072=0.308m/s。也就是说， 支点只要多使用0.072m/s的动力，可使本实验增大的动力由3.7倍扩大到25倍，减去20%，还剩20倍。

4.2 普通特性與应用的关系

样机具备了杠杆的普通性能。实验显示，它会按照设计要求，按伸、压、缩、消的秩序做功、消能。与人们平时使用它一样简单、方便。例如：当加重块过重，输出轴上的扭矩大于受力机械受力轴上的扭矩，使旋转轮旋转过速时，因受机械性能的制约，旋转轮只能被加重块擦底减速通过，从未出现过超越为其设计的行程而造成失速；当旋转杠杆上的加重块是24kg时，发电机只能空转，一增加载荷，空转就停住了；当给它再加10.6kg时，就能发出800W的电，效果很明显。这些实验结果， 证明了支点被设计在机器上，其杠杆特性没有发生改变，完全转变成为了装置上的组成部分并具备良好的机械特性，实现了支点特性向机械特性的转变，达到了在机器上做功的设计目标。

本次实验显示了杠杆特殊性能被完整地设计到装置上，能用较小的动力，产生很大的作用力，具有稳定的机械特性；这验证了杠杆在装置上应用的普遍性能：只要有条件存在，无论把它放在哪里使用，它都会无条件的工作，产生一样的效果，并且具有稳定的机械特性。

5 结论

本文主要是对利用支点做功进行的研究，采用做功机械做功时所产生的机械能，在支点上再做功的设计方法，经过了实验， 达到了设计目标，一旦投入使用，杠杆支点式动力装置将充分发挥其杠杆功能，以数10倍的节能效果成为一个名符其实的造电机器，开辟出一条能源新来源地，将用清洁无污染的电能造福于人类社会。

但是，实验样机的规格尚小，不便于实施大规模的发电作业，必须把规格的直径由现在的3.9m放大5.9m或7.9m为最好。因此，还有很多工作需要做。

参考文献

[1]方大千.电工[M].北京：机械工业出版社出版，2012.

[2]徐灏主编.新编机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[3]孟宪源主编.现代机构手册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[4]河北工学院主编.汽车拖拉机内燃机原理[M].北京：中国农业机械出版社，1981.

弹射装置刚柔耦合动力学分析 篇4

从20世纪80年代以来, 美国和俄罗斯 (包括前苏联) 都陆续开始了新一代战斗机的研制, 如美国的F—22、JSF计划和俄罗斯的MFI计划。这些战斗机集隐身、超音速巡航、高机动性、短距起降等作战能力于一身。为了达到隐身和超音速巡航的目的, 第四代机携带的武器采用内埋舱挂载方式, 并要求发射过程极其迅速, 不影响飞机的隐身特性。美国的F—22A采用LAU—142/A弹射发射装置发射导弹, 其发射AIM—120C的弹射行程仅为230mm, 弹射时间仅为0.1s左右, 以40g的力将导弹以7.62m/s的速度弹出武器舱, 使导弹快速离开机身的扰动区, 弹射装置在弹射过程中的弹性变形对导弹的分离参数等有着重要的影响, 刚体模型分析不能准确模拟出导弹的分离参数, 必须对弹射装置建立刚柔耦合仿真模型进行分析。本文建立弹射装置的刚柔耦合模型, 分析弹射装置的整机性能, 为弹射装置的设计提供参考。

1基本理论和方法

ADAMS柔性化分析需要使用ADAMS/Flex模块, 该模块是基于CRAIG—BAMPTOM方法[2], 也就是约束模态综合法, 是动态子结构方法的一种ADAMS/Flex中的柔性体是用离散化的若干单元的有限个结点自由度来表示物体的无限多个自由度。这些单元结点的柔性体可近似地用少量模态线性组合来表示。模态中性文件的生成有多种方法, 将这些方法分为以下2类:

(1) 运用ADAMS软件生成模态中性文件。

(2) 运用有限元软件生成模态中性文件。

1—前上L形转臂, 2—上梁, 3—垂直作动筒, 4—后上L形转臂, 5—后下L形转臂, 6—同步杆, 7—下梁, 8—前下L形转臂

2 物理模型

弹射发射装置主要由垂直作动筒、上下梁、上下同步杆和4个L形旋转臂等组成。弹射导弹时, 垂直作动筒推动下梁向下运动, 两个L形旋转臂绕铰接点随下梁向下运动的同时旋转, 它们的转动关系通过上下同步机构来保证, 上边前后两个L形旋转臂随着下边的两个L形旋转臂运动绕上梁上的两个铰接点旋转, 它们的旋转关系由上同步机构保证, 整个过程中下梁保持一定姿态竖直向下运动, 到达一定行程后释放导弹。

3 建立刚柔耦合仿真模型

弹射发射装置中上梁、下梁、四个L形转臂的材料是铝, 四个同步杆材料是钢, 但是由于比较细长, 容易失稳, 而且它们的变形会影响分离参数, 所以将这几个零件柔性化处理, 而垂直作动筒所用材料是钢, 其在运动过程中变形可以忽略, 可以认为是刚体。将前上和后上L形转臂、前下和后下L形转臂、上梁、下梁、四个同步杆三维实体模型导入有限元分析软件中建立外联节点, 计算生成MNF文件, 然后导入ADAMS中建立柔性体模型, 导弹和垂直作动筒是刚体。运动时依次伸出气缸, 通过仿真脚本控制其运动。

3.1 建立约束

上梁与ground之间用fixed约束, 上梁与前、后上L形臂之间分别建立两个revolute约束, 前、后上L形臂分别和前、后下L形臂之间建立两个revolute, 下梁与前、后L形臂分别建立两个revolute约束, 四个同步杆分别在连接处与L形臂建立revolute约束, 气缸最外层与上梁在连接处建立两个revolute约束, 下梁与第三级气缸在连接处建立一个revolute, 垂直作动筒各级之间建立接触和cylinder约束, 导弹与下梁前端用滑动副, 后端用固定副连接, 建立刚柔耦合模型。

3.2 动力曲线

根据动力曲线函数, 在ADAMS中建立驱动力的分段函数[1], 分别作用于各个气缸, 创建动力曲线函数如下:

$F=\{\begin{array}{l}\eta \times 1.1\times 10{}^5\times \left(\frac{1}{1+2.75\times {\rm Z}}\right){}^{1.4}‚{\rm Z}\le {\rm Z}{}_1；\\ \eta \times 6\times 10{}^4\times \left(\frac{1}{1.27+1.5\times {\rm Z}}\right){}^{1.4}‚{\rm Z}{}_1＜{\rm Z}\le {\rm Z}{}_2；\\ \eta \times 2.6\times 10{}^4\times \left(\frac{1}{1.49+0.65\times {\rm Z}}\right),{\rm Z}{}_2＜{\rm Z}\le {\rm Z}{}_3。\end{array}$

式中η为效率系数, Z是活塞的位移。

4 仿真结果及分析

仿真在0.070 7 s时弹架分离, 仿真结果见图3～图6。从图3导弹速度曲线可以看出, 导弹分离速度为8.682 9 m/s;从图4导弹加速度曲线可以看出, 导弹的加速度明显分三个阶段, 这与三个气缸的运动是相对应的, 其最大加速度为272.1 m/s2;从图5导弹分离角速度曲线可以看出, 分离角速度是10.286 9 (°/s) , 逆时针方向, 且导弹分离角速度呈现大幅波动;从图6可以看出, 导弹的分离角度是-0.293 9°, 顺时针方向, 即抬头。

4.1 导弹质心变化对分离参数和关键件受力的影响

分别分析导弹质心在作动筒的下方、吊挂的中间和前吊挂附近, 质心位置见图7。通过修改导弹质心marker点的位置实现质心的变化, 分别仿真三种情况。

4.1.1 导弹质心对分离参数的影响

弹射装置有可能发射其它型号的导弹, 或者导弹在生产过程中会有一定的偏差, 质心不可能完全一致, 所以通过改变导弹的质心而转动惯量不变, 分析导弹质心变化对分离参数的影响, 考核发射装置的通用性。仿真结果见图8～图11。从图 9、图10、图11可以看出, 质心在后弹架分离时间为0.707 s, 导弹速度为8.682 9 m/s, 加速度最大值为272.1 m/s2;质心在中间时弹架分离时间为0.070 1 s, 导弹速度为8.634 2 m/s, 加速度最大值为251.82 m/s2;质心在前时弹架分离时间为0.069 3 s, 导弹速度为8.154 6 m/s, 加速度最大值为250.834 m/s2;质心对弹架分离时间、导弹分离速度和导弹的加速度影响不大 。从图10和图11可以看出, 质心对导弹的分离角速度和分离角度影响较大, 质心在后、中、前导弹的分离角速度分别为10.286 9 (°/s) 、38.106 9 (°/s) 和69.894 5 (°/s) , 分离角度分别为—0.293 9°、—1.978 4°和—3.525° 。这说明该结构的通用性不强, 质心对导弹的姿态影响比较大, 质心向前越远离作动筒位置, 其分离的姿态越恶劣, 抬头越严重, 但分离角速度是逆时针越来越大的, 如果用刚体模型仿真, 分离姿态是不会产生变化的, 这是由于弹射过程中各零件发生弹性变形引起的。从理论分析也可知, 当质心在作动筒前面时, 将绕质心产生顺时针力矩 , 会导致导弹抬头;当质心在作动筒后方时, 将绕质心产生逆时针力矩, 从而使导弹低头。

4.1.2 导弹质心对关键件受力的影响

弹射装置的4个同步杆比较长, 在弹射过程中如果受压力较大, 可能发生失稳, 所以分析质心变化对4 个同步杆受力的影响。由于同步杆左右对称, 只要分析左上同步杆和左下同步杆的受力即可。仿真结果见图12～图13。从图12和图13可以看出, 左上同步杆和左下同步杆的受力都随着质心的前移而增大, 左上同步杆受力最大值分别为-11 580 N、-51 319 N和-88 526 N, 左下同步杆受力最大值分别为-7 879 N、-38 080 N和-65 700 N。可见, 导弹质心离作动筒越远, 其4个同步杆受力越大, 也就越容易失稳。

4.1.3 弹射装置对飞机接口的冲击力

弹架分离后, 弹射装置要从运动状态变为静止状态, 所以会对飞机接口产生水平方向和竖直方向的冲击, 这个冲击力的大小影响飞机接口的强度设计。仿真结果见图14～图17。后挂点四个螺栓连接位置在缓冲过程中水平受力最大值分别为-12 405 N、-13 799 N、-11 622 N、-13 416 N, 竖直方向受力最大值分别为-57 590 N、-56 980 N、25 816 N、25 763 N, 可以看出, 其螺栓受力基本是左右对称的, 四个螺栓水平方向受力方向一致, 受力大小较均匀, 但是竖直方向受力相差较大, 而且方向不一致, 这主要是上梁在缓冲过程中有弯曲的趋势, 所以在竖直方向受力相反。前挂点四个螺栓在缓冲过程中水平方向受力最大值分别为14 372 N、12 804 N、11 424 N、11 993 N, 竖直方向受力最大值分别为-35 426 N、-37 411 N、17 296 N、18 427 N, 其受力与后挂点类似。从前、后挂点的水平方向受力分析, 后挂点全部是负值, 而前挂点全部是正值, 二者方向相反, 这也说明上梁在缓冲过程中有弯曲的趋势。

4.1.4 导弹有横向过载时的横向变形

飞机在发射导弹时由于气动力的作用, 使导弹在横向有位移, 这个位移的大小决定了武器间的距离、武器布置等。仿真设置Gravity在Y向为20 m/s2, 其它设置不变, 仿真结果见图18。从图中可以看出, 导弹质心横向变形7 mm, 与试验结果7.6 mm接近。

5 结论

(1) 导弹质心对分离姿态影响比较大, 导弹质心越远离作动筒位置向前, 其分离姿态越恶劣, 所以机构的通用性不强;

(2) 导弹质心在远离作动筒向前的情况下, 四个同步杆受力逐渐增大, 也就越接近失稳载荷;

(3) 弹射装置在缓冲过程中, 对飞机接口有水平冲击和竖直冲击作用, 上梁在缓冲过程汇中有弯曲趋势, 若要较小缓冲力, 需要加缓冲装置;

(4) 在有2g过载条件下, 影响导弹横向变形的最大因素是上梁的变形, 通过加强上梁可减小导弹的横向变形。

参考文献

[1]姚昌仁, 唐国梁.火箭导弹发射动力学.北京:北京工业学院出版社, 1987

为中国大飞机工程提供先进动力装置 篇5

为中国大飞机工程提供先进动力装置

目前,世界上只有少数几个国家能独立研制航空动力装置.这些国家将优先发展先进的航空动力装置作为国策,将航空动力装置技术列为国家和国防的.关键技术,给予大量的投资,保证其相对独立和领先发展,并严格禁止关键技术出口.一些航空动力装置后起工业国家也已在制订重大的技术发展计划,试图形成独立研制或参与国际合作研制先进航空动力装置的能力.

作 者：林一平作者单位：刊 名：交通与运输英文刊名：TRAFFIC & TRANSPORTATION年，卷(期)：200925(3)分类号：关键词：

蓄电池+燃油发动机混合动力装置 篇6

的历史。目前，虽然内燃机汽车保有量占绝对优势，但是电动汽车所具有的优良性能，使其在竞争中与内燃机汽车并

存发展，特别是燃料电池混合电动汽车被认为是最有可能替代内燃机汽车的理想的动力装置。

关键词：串联；并联；串并联混合动力；电动汽车动力驱动装置

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0041-01

混合动力汽车由牵引电机、载荷均衡装置（或称蓄能装置）、辅助动力单元以及传动系统等组成。由于各种动力源存在很大的优点，混合动力电动汽车会充分利用这一点，自动控制会让它们形成最合适的匹配，其中一种动力源就会去存储另外一种动力源的多余能量，与此同时，它还会存储车辆的制动能来传输给传动系统，让附件使用或用于协助驱动车辆。

1 串联式混合动力电动汽车动力驱动装置

如图1所示为串联式混合动力电动汽车（SHEV）动力驱动装置结构。为了得到电能，以便供应驱动电动机或动力电池组，SHEV用发动机-发电机组均衡地发电，这样使SHEV的行驶里程得到延长。实际上驱动车辆并没有发动机，发动机-发电机组只是一种电能供应系统。发动机经常保持以耗油低、效率高、污染低的稳定的转速状态不受SHEV运行工况影响的状态运转。

汽车正常行驶时，发动机一直以热效率高、排放低的最佳工况下运转，发电机被发动机带动发电，这样蓄电池就能储存电能。同时，控制器会调节蓄电池供给电动机电能，电动机就利用变速器或减速器运转起来驱动车轮。当电能来自发电机和蓄电池两部分时，汽车高负荷运转。在汽车低负荷运转时，由于发动机发出的功率会超过驱动车辆的需要，便有多余的电能向蓄电池充电，但是汽车最高输出功率受到电动机功率的限制。

2 并联式混合动力电动汽车动力驱动装置

并联式混合动力电动汽车驱动装置（PHEV）有了离合器的切换，发动机和电动机驱动装置两套动力装置都可以驱动车轮。在大功率时就比串联系统更优越，因为此时动力来源更多，即发动机和蓄电池。如果不是在市区，汽车都可启用发动机和蓄电池，无需考虑排气污染的问题，但是当汽车在市区行驶时，就必须只使用蓄电池，以减少发动机的排气污染。

当并联式驱动装置只有电动机提供动力时就不能利用全部的动力能源，因为它有两条能量传输线，即电动机动力源和发动机动力源，它们相互独立，其中的一条驱动线路出了问题时不影响另一个的驱动能力。并联式混合動力电动汽车的主要优点为：（1）汽车燃料经济性和环保性提高，因为有了电动机提供辅助动力，车辆可以选择较小的发动机功率和电动机功率来输出最大功率，这样大大减小了动力装置质量和体积；（2）基本驱动模式能量转换没有机械能——电能——机械能的转换过程，只有发动机起动，提高了综合效率。

3 串联式混合式混合动力电动汽车动力驱动装置

串并联是混联式（亦称为混合式）混合动力电动汽车兼备串、并联式混合动力电动车的结构，同时具有串联式和并联式高效率和低排放的优点；但是这种装置结构复杂，成本高。电池电能用于驱动车辆起步或低负荷的行驶；发动机驱动车辆中等负荷时的行驶；发动机与电池共同驱动加速行驶和大负荷的行驶；发动机带动发电机向电池充电来用于停车及滑行所需能量；能量回收系统会在车辆制动和减速时向电池充电。

参考文献

[1] 赵丹平，吴双群.现代汽车发动机原理[M].

[2] 张沛.汽车发动机原理[M].

船舶动力装置状态监测系统研究 篇7

船舶主机是获取机械能、电能和 热能的旋 转机械设 备 ,在机械的振动信号中包含有大部分故障的征兆。船舶动力装置状态监测系统能够对船舶主机的振动信号进行监测, 并对监测信号进行数据分析, 根据分析的结果判断船舶主机是否正常运行, 为及时掌握船舶动力装置的运行状态和故障征兆提供了有力手段, 对提高船舶的安全性和可靠性具有十分重要的意义。

1 硬件系统

船舶主机状态监测系统的硬件系统主要由数据采集传感器、输入信号调理箱、数据采集卡、计算机等组成, 图1为船舶主机状态监测系统硬件组成图。

船舶动力装置在工作状态时, 电涡轮传感器在主机相应的测试点上采集船舶动力装置的压力、温度、转速、位移开关等信号, 经过信号调理箱处理成适合的电信号, 再经数据采集卡输入到计算机中, 进行分析处理。该系统满足对船舶主机的振动信号的采集和分析, 具有如下特点:

(1) 系统具有 较高的模块 化程度 , 较强的通 用性强 , 而且稳定性好, 可靠性高。

(2) 系统硬件 具有很强 的适应性 , 其数据采 集精度满 足数据分析的需求。

(3) 系统的整 机运行功 耗小 , 具有较强 的抗震性能 , 能够在主机运行现场使用。

1.1 数据采集传感器

数据采集传感器采用的是电涡流传感器, 该传感器的作用是采集船舶动力装置的键相位信号和主机转轴振动 信号。数据采集传感器安装在船舶主机转轴上, 当转轴每转一圈就会产生一定的脉冲信号, 该信号可以作为标准参考信号来准确测量相角信号和振动信号。

1.2 输入信号调理箱

输入信号调理箱的功能是处理从电涡轮传感器测量来的船舶主机的振动信号。输入信号调理箱内包含两部 分电路 :(1) 键相位信 号调理电 路 , (2) 振动信号 调理电路 , 其结构如图2所示。

振动信号调理电路的作用是压缩振动信号中的直流分量,放大其有效的交流分量。船舶主机振动信号分为交流分量和直流分量: 交流分量一般约为几毫伏, 能够反映主机振动的幅值; 直流分量通常约为10V~20V, 反映了主机振动的间隙电压, 相对交流分量而言, 其幅值很大。由于数据采集卡的输入范围为±10V, 超出ADQ卡输入电压的范围, 因此需要压缩过大的直流分量; 同时为了保证检测精度, 需要放大其中微小的交流信号。同时, 鉴于振动信号的交流分量中包含有多种谐波信号, 因此必须首先进行滤波, 除去多余的谐波信号。通过上述处理, 可以有效提高被测试振动信号的分辨率和精度保障, 同时满足采用一定的位数的ADC要求。

键相位信号调理电路的作用是实现测量通道的同步采样,键相位信 号通过由 低通滤波 器构成的 滤波电路 , 剔除大于1KHz的高次谐波 , 最大限度地 减小高次 谐波对键相 位信号的影响, 再通过电平转换及电平比较电路, 将其转换为数据采集卡识别的标准信号。

1.3 数据采集卡

数据采集卡采用拓普公司的PCI-25016是8通道同步并行数据采集卡, 采用16Bit高精度A/D, 每通道最高采样率可同时达到250KSps, 高精度DDS数字频率合成, 可增加8通道ICP恒流源; 高精度16Bit A/D; 每通道独立4个可程控量程档; 配有最高128M字节的板载缓存及32K字节FIFO, 支持DMA实时数据传输。全兼容32位PCI Specification Version2.1总线接口 标准 , 输入通道 数量的高 集成度能 够使一台计算机机箱拥有更多数量的输入通道。

1.4 工控计算机

工控计算机采用华为IPD-632B加固型工控机, 其参数配置为CPU采用Intel P4 2.3G, 主板采用研祥VNA Inte1845芯片组的工业CPU卡, 集成显卡, 内存为DDR400 4G, 硬盘为500GB。机箱带有防止插卡振动 的防震压 条 , 很好地满足 了船舶主机震动测量作业的恶劣环境需求。

2 软件系统

为了保证系统的可维护性和扩展性, 软件在Lab VIEW平台上开发。Lab VIEW语言是一种图形化的编程语言, 由NI公司研发的针对虚拟仪器设计的开发语言, 适用于测量和控制仪器或系统的组建和控制。尤其是能够支持多家公司的数据采集卡, 利用快速数据采集子VI, 可方便地设置DAQ的采样参数, 利用Lab VIEW平台提供的现成数据采集VI, 可以快速地构建出需要的数据采集软件。

2.1 系统架构

为保证船舶主机状态监测系统的可维护性和扩展性, 系统采取模块化设计。整个软件系统分为主机运行监 测模块、系统启动监测模块、 测量数据分析模块和软件服务模块, 如图3所示。各个模块既可以独立运行, 完成某子系统的监测,同时又能够联合运行, 完成对船舶主机的综合监测。

2.2 系统模块

(1) 主机运行 监测

主机运行监测模块的作用是对船舶主机的运行工作状况进行监测的模块, 包含有时频分析、轴心轨迹分析、趋势变化分析、振动频谱图、 轴心极坐标图、振动时域波形、主机振动瀑布图和时域信号录波等子模块。每一个子模块均能够进行参数设置, 独立运行。

(2) 系统启动 监测

系统启动监测模块是船舶主机状态监测系统对主机启停机运行工作状况进行监测的模块, 同工作转速监测模块一样,包含有时频分析、轴心轨迹分析、趋势变化分析、振动频谱图、 轴心极坐标图、振动时域波形、主机振动瀑布图和时域信号录波等子模块。每一个子模块也能够进行参数设置, 独立运行。

(3) 测量数据 分析

测量数据分析模块是系统进行运行数据处理的核心模块,能够对综合数据库中存储的船舶主机系统工作的主机运行监测数据和系统启动监测数据进行按不同约束条件对数据进行分析处理的模块, 包括历史数据查询、主机振动分析、主轴静态位置、运行数据回放、 振动频率分析、主轴运动轨迹分析等子模块。

(4) 系统服务

系统服务模块是系统进行各种工作参数、系统操作信息、系统初始化设置, 以及进行系统自检和相关使用帮助的模块。该模块 (1) 能够设置主机运行监测模块、系统启动监测模块的运行参数, 包括采样转数、采样频率、采样点数、历史数据选择、 低通滤波器频率等参数;(2) 可以设置系统不同工作的环境条件, 包括系统自检、间隙电压测定等参数;(3)可以设置与操作有关的参数信息, 包括船舶名称、检查地点、主机编号、船舶型号、操作员姓名等信息;(4) 提供系统自检功能, 能够对系统硬件连接性进行自我测试, 并对数据采集传感器与主机转轴的间隙电压进行测定;(5) 提供该系统使用的帮助说明。

3 系统运行流程

船舶主机状态监测系统运行的第一步是先进行初始化设置, 依据服务模块中对各种工作参数、系统操作信息的设定情况, 结合选择按钮的状态, 信号调理箱根据预设的参数产生稳定的矩形波, 键相位信号调理电路的低通滤波子VI开始工作, 同时数据采集传感器按照设定的参数对船舶主机的振动信号和同步采样用的键相位信号进行采集, 并将采集的信号送至测 量数据分 析模块 , 并将主机 振动分析 、主轴静 态位置、运 行数据回 放、振动 频率分析 、主轴运 动轨迹分 析的结果保存到综合数据库中; 同时依据检差原则比对实测数据和存储数据, 进而根据检差结果判断部件是否存 在故障 ,并不断监 测其劣化 状态 , 判断故障 类型 , 并给出相 应的解决方案。

4 结语

海洋工程辅助船动力装置简介 篇8

平台辅助船动力装置具有使用工况多负荷变化大等特点, 以一条70m总长的AHTS为例其使用工况分为:低速航行、正常航行、拖带拖航、靠离平台、对外供给作业、海面溢油回收、对外消防作业:

低速航行, 螺旋桨推进所需功率2060k W+辅助设备耗电279.6k W, Total 2339.6k W。

正常航行, 螺旋桨推进所需功率4378k W+辅助设备耗电279.6k W, Total 4657.6k W。

拖航拖带, 螺旋桨推进所需功率5150k W+辅助设备耗电426.1k W, Total 5576.1k W。

对外消防, 螺旋桨推进所需功率2060k W+机带消防泵所需功率1626k W+辅助设备耗电265.6k W+艏侧推1耗电557.5k W+艏侧推2耗电369.6k W+艉侧推耗电369.6k W+辅助设备耗电434.5k W, Total5248.3k W。

靠离平台, 螺旋桨推进所需功率500k W+辅助设备耗电426.1k W+艏侧推1耗电557.5k W+艏侧推2耗电369.6k W+艉侧推耗电369.6k W+辅助设备耗电434.5k W, Total 2231.2k W。

补给作业, 螺旋桨推进所需功率500k W+辅助设备耗电426.1k W+艏侧推1耗电557.5k W+艏侧推2耗电369.6k W+艉侧推耗电369.6k W+辅助设备耗电740.9k W, Total 2537.6k W。

溢油回收, 螺旋桨推进所需功率500k W+辅助设备耗电379.6k W, Total 879.6k W。

在选型时为满足拖带航行动力装置装机容量要满足最大负荷, 但在船舶慢速航行工况时, 设备负载率会处于较低水平。而动力装置处于低负荷运行 (尤其是柴油机) 对系统稳定性及使用寿命都会造成一定的影响, 为此海洋工程辅助船舶动力装置有如下几种配置。

2 柴油机推进, 双机双可调桨及轴带发电机动力装置

如图1所示中速或中高速柴油机通过减速齿轮箱驱动可调螺距螺旋桨, 并通过减速齿轮箱上的动力输出分支 (PTO, Power Take Off) 带动轴带发电机组。

可调螺距桨可以在转速不变的情况下通过调整螺距而改变推力大小使柴油机负荷在较大范围内变化时转速保持恒定, 进而使轴带发电机输出电的频率及电压稳定。

在螺旋桨需要发出大推力时, 主机的大部分或全部功率都用于船舶推进;而在螺旋桨只需发出较低推力时, 主机输出的功率除少部分用于推进外, 其余可用于驱动轴带发电机为全船其他设备供电。这样既能保证主机在低推进工况下的负荷水平较理想, 同时也可减少柴油发电机组的使用率而降低燃料消耗:

双推进柴油机+双减速齿轮箱+双轴带发电机+双CPP桨动力装置

主机:8L26 2720k W@1000rpmx2sets;轴带发电机:1000k Wx2set s;发电机组:280ek Wx2 sets;轴系及调距桨x2 sets;艏侧推:610k Wx1set+400k Wx1 set:艉侧推:400x1 set。

低速航行:单主机运行负荷86.01%+单轴带发电机运行负荷27.96%。

正常航行:左舷主机运行负荷90.76%+轴带发电机运行负荷27.96%。

右舷主机运行负荷80.48%。

拖航拖带:主机双机运行用于推进, 负荷率为94.67%x2。

发电机组全部运行供电, 负荷率为76.09%x2。

对外消防:双主机运行负荷67.75%x2+双轴带发电机运行负荷78.12%x2。

靠离平台:双主机运行负荷41.01%x2+双轴带发电机运行负荷86.56%x2。

补给作业:双主机运行负荷40.61%x2+双轴带发电机运行负荷85.46%x2。

溢油回收:单主机运行负荷32.34%+单轴带发电机运行负荷37.96%。

使用轴带发电机组弥补了主机在低推进负荷时的单机负荷率水平, 但在靠离平台、供给作业和溢油回收工况下仍然较低, 只占额定负荷的30%~40%。

3 电力推进, 发电机组加全回转舵桨动力装置

电力传动省去了推进轴系不仅节省了机舱艉部空间, 同时也解决了轴系扭震引起的振动。电力推进船舶广泛采用了全回转推进器, 即推进器可实现在与螺旋桨盘面垂直的平面内360°回转。较典型的电力推进系统配置为:柴油发电机组、变频器及控制系统、驱动电机和全回转推进器。

由于艉部安装有全回转推进器, 当进行动力定位操作需要向船艉及船艉侧向同时产生推力时, 之前由推进螺旋桨+舵系及艉侧推同时运行的效果, 现在通过艉部的两台或单台全回转推进器根据控制系统计算出的合力及合力作用方向按所需角度发出相应推力实现。

同时, 由于控制系统可将全船电网所需负荷平均分担到每台发电机组上, 并可根据每台发电机组实际分担的负荷自动对发电机组进行自动启停、卸荷、并网等操作, 确保了每台机组的负荷率保持在较理想的水平。

4 全回转舵桨电力推进动力装置

主发电机组:8M20C 1300ek W@900rpmx5sets;全回转推进器:2500k Wx2 sets;艏部固定侧推:610k Wx1 set+艏部收放式全回转侧推:400k Wx1 set。

低速航行:主发电机组运行负荷89.98%x2;

正常航行:主发电机组运行负荷89.57%x4;

拖航拖带:主发电机组运行负荷85.79%x5;

对外消防:主发电机组运行负荷94.45%x4;

靠离平台:主发电机组运行负荷76.28%x2;

补给作业:主发电机组运行负荷88.07%x2;

溢油回收:主发电机组运行负荷67.66%x1;

在各种工况下不仅每台柴油发电机组的负荷率水平较理想, 而且由于船艉用两台全回转推进器取代了推进螺旋桨及艉侧推, 在靠离平台和供给作业工况下, 船舶所需总负荷均有所降低。

电力推进动力装置系统需要解决的技术问题在于推进器驱动电机的变速控制。由于海洋工程辅助船电力推进系统中驱动电机的单机功率不很高 (基本小于5MW) , 因此多采用异步 (感应) 形式的驱动电机。而系统中用于将发电机组输入船舶电网的固定电压与频率按照电机调速要求转换为可变的电压与频率的变频器, 多采用电压源逆变器的布局形式。电压源逆变器由整流器、带稳压电容器的直流环节及作为核心器件的逆变器装置组成。直流环节必要时还可配备斩波器以消耗因航速剧变或船舶急停状态下的螺旋桨自转惯性力所产生的反馈能量。

5 基于轴带发电/助动电机的柴-电混合推进动力装置

柴-电混合动力装置的一种形式, 是在双柴油机双轴系调距桨及轴带发电机动力装置基础上, 通过可双向使用的轴带发电/助推系统实现。此系统中的轴带发电机既可以由推进柴油机动力分支输出 (PTO) 驱动对电网进行供电, 同时也可以由船舶电网对其供电作为动力分支输入 (PTI) 单独或与主柴油机合力驱动螺旋桨推进。

6 柴-电混合动力推进装置 (PTI/PTO)

主机:8L26 2720k W@1000rpmx2sets;轴带发电机 (PTI/PTO) :1200k Wx2sets;发电机组:900ek Wx3 sets;艏侧推:610k Wx1 set+400k Wx1 set艉侧推:400x1 set

低速航行:发电机运行负荷86.65%x3, 并驱动轴带助动电机 (PTI) 运行负荷85.83%;

正常航行:左舷主机运行负荷90.76%+轴带发电机 (PTO) 运行负荷27.96%;

右舷主机运行负荷80.48%;

拖航拖带:主机双机运行用于推进, 负荷率为94.67%x2;

发电机组运行负荷47.34%x1

(发电机组剩余负荷可用于降低主机负载至燃油经济点或增大拖航推力) ;

靠离平台:发电机运行负荷82.64%x3, 并驱动轴带助动电机 (PTI) 运行负荷41.66%;

补给作业:发电机运行负荷93.99%x3, 并驱动轴带助动电机 (PTI) 运行负荷41.66%;

溢油回收:发电机运行负荷97.73%x1, 并驱动轴带助动电机 (PTI) 运行负荷41.66%;

对外消防:双主机运行负荷96.48%x2+双轴带发电机运行负荷65.10%x2;

从上可以看出其动力配置与柴油机推进双机双桨配置相比较, 仅增加了柴油发电机组的装机容量以及轴带发电/助动电机的容量和相应控制系统。在低速航行、靠离平台、供给作业工况下, 可只运行柴油发电机组通过控制系统为轴带发电/助动电机供电驱动螺旋桨推进和为全船电网供电, 即电力推进模式;在正常航行及对外消防作业工况时可只运行主推进柴油机、减速齿轮箱及调距桨推进系统, 并通过主机PTO驱动轴带发电机供电, 即柴油机推进模式;在拖航拖带工况下船舶需要达到足够的系柱拉力, 主柴油机运行的同时增开柴油发电机组为设备供电。

基于以上动力装置形式的Hybrid Shaft Generator技术, 使船舶调距桨的推进效率及燃油消耗均有进一步的改善。如上所述在配有轴带发电机的动力装置中, 为使轴带发电机输出的电能可以持续稳定的并入船舶电网为全船供电, 主柴油机的转速需要保持恒定, 推进器发出推力大小的控制仅通过改变其螺距实现。而螺旋桨在不同螺距下配以不同的转速, 其推进效率才能达到最佳状态。另外, 通过主机与螺旋桨的联合曲线也可以看出, 在一定范围内主机转速不变的情况下, 燃油消耗率随着输出功率的下降而增加的。

主机在一定负荷下驱动螺旋桨并带动轴带发电机运行时, 当螺旋桨转速不变而螺距减小轴带发电机负荷不变时, 主机的油耗率随输出功率的减小而增加。只有当主机转速也随之减小到相应转速下, 油耗率才会随之减小, 但主机转速的改变势必会引起轴带发电机输出电能的不稳定而无法并网。

Hybrid Shaft Generator技术即解决了这一问题, 该系统可以通过变频控制装置在较大范围内弥补因主机转速的变化引起的轴带发电机输出电能的不稳定。同时当轴带发电机作为助动电机使用时, 还可以将电网的固有频率转换为根据螺旋桨螺距达到最佳推进效率所需转速时的频率。

摘要：海洋工程辅助船是集成多种功能的为海洋石油钻采平台提供服务的专用船舶。根据不同功能海洋工程辅助船主要分为:平台供给船 (PSV) 和操锚供应拖船 (AHTS) 两大类, 并根据业主不同需求有针对性增加功能性设备如:水下机器人收放、海面溢油回收、直升机起降等。下面进行详细的分析与总结。

某集装箱船动力装置布置设计 篇9

某集装箱船为钢质集装箱运输船, 适航于国际航行无限航区, 用于装载和运输集装箱。该船满足《钢质海船入级及建造规范》有关要求。主要技术参数:垂线间长94.8 m;型宽15.2 m;型深7.8m;吃水6.00 m;航速12.5 kn;续航力3000 nmile;载重量2978 t。机舱、起居室及驾驶室均设于船尾, 总设计装运250TEU。

本船为尾机型船舶, 主推进装置分别由柴油机、高弹性联轴器、减速齿轮箱等组成, 有利于装货量增加并提高船舶操纵的机动性与安全性。机舱位于#9~33肋骨, 全长14.4米。主机8320ZCd-6型为船用中速柴油机一台, 面向飞轮端视, 转向为顺时针。主机持续转速为525rpm时, 主机标定持续功率为2060k W。主机在航行时使用20号重柴油, 在启动及停机前至少半小时使用轻柴油, 付机组使用轻柴油。

船舶电站由三台柴油发电机组组成, 可适应不同工况下的供电需求, 并配备有一组专用连续可充电的蓄电池, 作为发电机组的“瘫船”情况下的启动。

本船采用单机、单桨、减速齿轮箱传动定距桨, 轴系中心线与基线平行, 距基线高度为2.200m。螺旋桨轴基本轴径为φ270mm, 螺旋桨轴尾管装置采用油润滑轴承, 前后配有前后密封装置。

2 船舶机舱主要设备

2.1 船舶主机

主机选用1台广州柴油机厂生产的8300ZCd-6柴油机, 为四冲程、直立、闭式冷却、直接喷射、废气涡轮增压、进气中冷船用中速柴油机, 最大持续功率2060 k W, 标定转速为525 r/min, 燃油耗率205 g/ (k W·h) , 滑油耗率1.7 g/ (k W·h) , 启动方式为3.0 MPa压缩空气启动。船用中速柴油机具有体积小、重量轻、维护简单等优点。主机可在集控室和机旁起动, 在集控室、驾驶室和机旁可对主机进行调速及齿轮箱倒顺离合的遥控操作。配套的齿轮箱型号为GWC49.54, 输入功率1544 k W, 输入转速525r/min, 输出转速210r/min, 主机曲轴与齿轮箱输出轴同心、带推力轴承及倒顺离合器船用齿轮箱。高弹性联轴器型式为盖斯林格弹性联轴器。

2.2 柴油发电机组

主电站由3台柴油发电机组组成, 任意两台发电机组可实现并车运行, 另一台作为备用, 适应不同工况下的供电需求, 满足全船电力设备及生活之用。主柴油机发电机组采用潍柴动力股份有限公司生产的WD615.68CD四冲程、增压、中冷柴油机 (型号:CCFJ240CST, 功率205 k W, 转速1500 r/min, 交流400 V、50 Hz) , 另设有一组专用连续可充电的蓄电池, 向需要应急供电的设备供电。

2.3 锅炉

为了满足主机燃用重柴油和生活所需, 在主机排气管上配置燃油、废气组合锅炉1台 (型号:LYF0.5/70-0.7, 蒸发量500 kg/h, 工作压力0.7 MPa) , 供全船油舱加热、生活空调及杂用等。此外, 本船还对主机废热加以充分利用, 航行时启用废气锅炉, 停泊时启用燃油锅炉, 控制系统中设置了流量控制及高、低水位报警, 切断燃烧功能等, 达到有效地降低费用, 提高经济性。

2.4 防污染设备

本船设有舱底水油水分离装置 (型号:CYF-2B) 1台, 用于对机舱、舵机舱内的油污水进行处理。该装置处理能力为2m3/h, 排放标准含油量小于15 mg/L, 配有油份浓度计, 当排放水含油量超过排放标准时, 则自动关闭排出电磁阀并进行报警, 使排放口回至舱底水舱再次分离, 直至达到排放标准排至舷外。分离器处理后收集的污油存入污油舱, 并由污油泵通过标准排放接头排至岸上收集。

为了提高船员生活水平, 本船设有生活处理装置 (型号:WCX-24) 1台, 可供24人之用, 用于处理全船生活粪便污水。当液位达到高位时, 自动启动排放泵, 将处理水排至舷外;当低位时排放泵自动停止。

3 机舱布置设计及特点

机舱布置设计是船舶动力装置设计中的重要组成部分, 机舱布置是否合理, 与船舶性能、轮机管理等有着密切关系。因此, 在设计布置时要做到统筹安排、合理布局、优化设计, 充分利用好有限的空间, 既要满足基本规范要求, 还要具有一定的实用性和经济性。

3.1 合理布置机舱底层空间

本船为尾机型机舱, 挖掘机舱布置应考虑有足够的空间。机舱位于#9~33肋骨, 全长14.4米。根据尾部线型图分析, 可将机舱分为2层, 即机舱底层和一个平台甲板, 增大了布置设备的空间。机舱内花钢板距基线高度为2.000m。主通道上甲板左右舷均有门及扶梯可进入机舱平台甲板, 在平台甲板的左右舷也有扶梯可以到达机舱的底层。在机舱底层的右舷设有机舱应急逃生口可直通尾楼甲板的外通道。

本船将燃油、废气组合锅炉布置在机舱棚内, 并将其它排气管路合理的布置在剩余的空间内, 可以使机舱棚和烟囱能被有效的利用而不必放大机舱棚和烟囱, 避免不必要的浪费。

在机舱棚内还布置有主、副机排烟管及机舱通风系统 (转下页) 的结构风管等。为了船员能方便到达烟囱内的每一设备位置, 以进行维修, 将烟囱内沿垂直方向分隔成几层平台, 平台可用钢板网制成, 层与层之间设有梯子。

由于机舱底层设备较多、管路布置集中, 且线型瘦小, 可利用空间有限, 因此在设备布置时, 将相互关联、互为备用的设备就近布置, 以便管理;设备沿着机舱的四周布置, 在辅助设备与主机之间留有主通道, 保证有设备的维修空间, 优化的设备布置能使机舱的管子和电缆有更合理的走向, 也便于维修与管理。

主机组位于#11~#24肋骨之间布置, 距基线2200 mm, 齿轮箱输出法兰端面距#9舱壁1200 mm。机舱花钢板距基线2000 mm。机舱底层左舷分别布置有齿轮箱滑油备用泵、付机海水冷却泵、付机备用海水冷却泵、喷油器冷却装置、舱底泵、污油泵、油水分离器等。机舱底层右舷分别布置有主机淡水冷却器、冷凝水泵、主机滑油冷却器、主机淡水备用泵、海水压力柜海水泵、锅炉给水泵、热水井、滑油滤器、低压空气瓶结合组等。另外机舱底层前部还设有滑油加热器、滑油分油机、主机滑油备用泵、压载泵、舱底总用泵、消防总用泵、锅炉轻油驳运泵、重油输送泵、轻油输送泵、阀组、可携式泡沫灭火装置、二氧化碳灭火器、泡沫灭火器等。机舱底层的详细布置见图1所示。

3.2 二甲板平台的设备布置

二甲板平台距基线5000 mm, 具有较大设备布置空间。前端左舷为净油机室 (内有燃油净油机加热器、燃油净油机、喷油器实验台等) , 前端右舷为备品间, 3台柴油机发电机组布置在平台前端中间, 充分考虑了吊缸高度和排气管布置, 且不影响发电机的管路联接和维修等。平台甲板前端右舷为主空压机、遥控空气瓶、主空气瓶、喷淋装置、膨胀水箱、粪便柜、粉碎泵、冷凝器等。后部为海水压力柜、海水压力柜、淡水压力柜、热水柜、艉轴滑油手摇泵、台钻、台虎钳、钳工台、砂轮机、电焊机、二氧化碳灭火器、泡沫灭火器、主机供油单元等。平台甲板左舷设机舱集控室, 在室内设有配电板、组合启动屏及集控台和船用立柜式空调机等。采用机舱集中控制室, 扩展机舱设备监测点的数量, 实现主机在驾驶室遥控, 可减轻轮机人员的劳动强度, 从而提高船舶自动化程度和技术性能。

结束语

本船于2013年顺利试航并投入营运。通过本船的设计与建造实践认识到动力装置布置的好坏对船舶性能有决定性的影响。因此机舱布置应根据实际生产设计不断进行优化, 既满足相关规范、公约、规则的特定要求, 又使机舱布置更加合理、实用、美观、维修方便, 从而能够有效地提高其实用性和经济性。

摘要：船舶动力装置的配置与机舱布置设计是否合理对船舶性能有决定性的影响。结合某集装箱船机舱布置设计, 阐述机舱布置设计中机舱主要设备选型, 机舱布置设计特点。

关键词：集装箱船,动力装置,机舱布置特点

参考文献

[1]中国船级社.钢质海船入级与建造规范[S].北京:国防工业出版社, 2012.

[2]刘善平.船舶动力装置设计[M].北京:人民交通出版社, 2012.

[3]杨建华.850 TEU集装箱船机舱布置简介[J].船舶设计通讯, 2003 (6) .

无动力氨回收装置应用技术总结 篇10

江苏恒盛化肥有限公司以生产农用化学肥料为主,公司现有两套合成氨和尿素生产装置,氨醇生产能力30万t/a(其中合成氨20万t),尿素40万t/a。近年来,公司坚持用清洁生产的技术理念改造和扩建现有的合成氨及尿素等生产装置,走节能、降耗、减污、增效的可持续生产和发展之路,2007年下半年,公司投资200多万元,上马了一套无动力氨回收装置,以此作为企业节能降耗的一个重要举措,这一环保节能技术,有效减少了污染物的排放,环境保护效果和循环经济效益显著。现就我公司无动力氨回收装置应用技术总结如下。

目前全国化肥行业为了增加氨的附加值,有条件的厂家都在逐渐淘汰碳铵,改产尿素或附加值更高的产品,但是随着尿素工程的投产运行,生产过程中合成氨驰放气(放空气)氨回收工艺大多仍采取水洗的办法,除氨后,得到大量的稀氨水(18%左右),有的直接销售氨水,有的逐级提浓再转化为低附加值的碳铵产品,也有的把氨水送往尿素解析蒸氨。前两种工艺方法降低了合成氨的附加值,同时会有大量氨水无法处理,对环境保护构成严重威胁。后一种工艺方法增加了尿素解吸系统与吸收系统负荷,浪费大量蒸汽。2007年8月,我公司投用无动力驱动节能型氨回收装置以来,有效地避免了上述问题,经济效益与环保效益较为可观。

通常,在合成氨的原料气中含有大量的甲烷、氩等气体,从而导致压缩到氨储罐的气体中包含有浓缩了的甲烷和氩,储罐放空气又不能完全回用,必须放出一部分,我们称放出的这部分气体为驰放气,驰放气中含有大量没有液化的氨,据衡算,每生产一吨合成氨,平均要排出150m3(标)左右的驰放气(根据各厂的工艺和技术水平不同而异),根据有关资料和我们国家中、小化肥的技术水平,以10万t/a的生产能力计,平均每天排出的驰放气中大约含有13～14t的气态氨。

2 无动力氨回收技术简介

无动力氨回收技术是根据驰放气中各组分间沸点的差异,通过深冷的方法使沸点高的氨首先冷凝变为液体,从混合气体中分离出来,得到气氨或液氨产品。系统的冷量由气体膨胀和分离出来的液氨减压蒸发两部分组成,当可利用的带压气体量足够多时,分离出来的液氨以较高压力液态出回收系统,否则以较低压力的气态氨出回收系统。所设计的系统是利用储罐闪蒸气本身的工作压力膨胀制冷,使系统温度降低,从而使驰放气中的高沸点物质氨液化分离达到回收目的。针对此类混合气体的热点而设计的专用膨胀机,属氨回收专用产品(与空分行业使用的膨胀机在原理上大同小异),利用驰放气本身的压力膨胀制冷,膨胀后的低压低温气体在高效换热器中返流,冷却正流进入系统的驰放气,随着驰放气温度的降低,其中的氨变为液体而从其它组分中分离出来。

该无动力氨回收装置回收到的氨产品纯度可达99%以上,分氨后的产品气残余氨含量根据原始条件的不同而有所差异,一般低于2%。若有其它可以利用的带压力的气体去到膨胀机参加膨胀制冷,则系统冷量充足,产品气中残余氨含量可保证低于1%,本公司将合成提氢后的放空气,即膜提氢尾气引入系统膨胀机组,送到膨胀机膨胀制冷,有利于降低气体温度,从而提高氨的回收率,降低尾气中的氨含量,故其产品气残余氨含量可小于1%。

另外,整套系统除了仪控用电外,无需额外动力输入。

3 装置设计概况

3.1 设计能力

处理原料气能力:4 000m3(标)/h(可加量30%)

装置操作弹性:50%～110%

操作时数:连续运行时间≥8 000h

3.2 原料气条件

3.2.1 氨槽驰放气

气体流量:4 000m3(标)/h

气体进氨回收装置压力:～2.2MPa

尾气出氨回收装置压力:～0.15MPa

氨槽驰放气组成见表1。

3.2.2 膜提氢尾气

气体流量:3 400m3(标)/h

气体进氨回收装置压力:～2.5MPa

尾气出氨回收装置压力:0.15MPa

温度:≤30℃

膜提氢尾气组成见表2。

3.3 技术指标

氨纯度:≥99%

产品气中氨含量:≤1%(V%)

产品气温度:～-7℃

4 工艺流程说明

氨槽的驰放气经过换热器组逐级冷却,温度逐渐降低,由各个气液分离器分离出的液氨经减压节流,返回换热器组,回收冷量后出换热器组,成为气氨产品。由最后一级气液分离器出来的分氨尾气进入换热器组,经过复热回收冷量后,进入膨胀机组膨胀制冷,膨胀后的低温气体进入换热器组,为系统提供冷量,最后出系统送往燃烧系统。提氢尾气首先进换热器预冷,然后去膨胀机组膨胀制冷,膨胀后的低温气体进入换热器组,为系统提供冷量,最后送往燃烧系统。

若提氢尾气量未达到上述要求,则得到的气氨产品压力要进一步降低,才能保证分氨尾气中残余氨含量小于1%,否则出系统尾气中残余氨含量会提高。这是因为提氢尾气量较小,膨胀机膨胀量少,故提供的冷量也相应减少,就要靠回收的液氨减压后提供冷量。将提氢尾气量增大,膨胀机提供的冷量就会增大,液氨即可以较高压力送出,而不需要进一步降低压力,提供冷量。驰放气中氨含量若未达到45%,则气氨产品的压力也会有所降低;反之,当驰放气中氨含量增大时,运行效果会更好。驰放气压力若不能达到要求,低于2.2MPa(g),则进膨胀机组的膨胀前压力会降低,膨胀比减小,导致膨胀后的温度升高,使系统冷量减少,也会影响运行效果。反之,驰放气压力较高,运行效果会更好。若适当降低去锅炉尾气压力(当前设计值为0.15MPa(g)),则膨胀后压力会降低,膨胀比增大,膨胀后的温度降低,提供给系统的冷量增加,运行效果会更好。流程示意图见图1和图2。

储罐闪蒸气(驰放气)按45%含量4 000m3(标)/h计算,回收到的氨约为1 800m3(标)/h,温度-7℃左右,纯度大于99%,压力不低于0.25MPa(g),气态进入冰机低压总管。出系统的分氨尾气中残余氨含量可以小于1%,压力约0.15MPa。膜提氢尾气量约3 400m3(标)/h(非渗透气或解析气)的压力可以由目前的压力提高到2.5MPa(g)(不会影响提氢装置的效果)。

5 工艺、设备流程特点

1) 全部液化、换热单元被安装在整体保温箱内,具有良好的保温效果,而关键运动部件—透平膨胀机则可以从外部拆装更换。

2) 流程模拟计算采用专业软件包,针对不同的工艺参数进行精确的计算和模拟;整套设备工况稳定后可实现自动运行,无须操控并可实现远程信号传输。

3) 占地面积小,本装置所有非标设备均为露天布置,装置占地面积约为:7m×6m=42m2;控制室可与膜提氢或氨库岗位共用一个控制室,配电室可与其它配电室共用;安装工期短,由于装置内部的连接、气密性试验、试压等在出厂前已经进行完毕,在安装现场可提前做好两进两出的管路,现场无大量的工程安装施工。

4) 设备设计寿命长,定型设备、非标设备和主要设备透平膨胀机设计使用寿命均大于12a;膜提氢尾气引入装置前增加了自洁式干燥过滤装置,从而更进一步保证了设备的长期稳定运行,同时避免冰堵现象的发生。

5) 仪表选型先进,就地指示温度仪表选用双金属温度计,远传温度仪表选用铂热电阻;压力就地指示仪表选用不锈钢压力表,远传压力检测仪表选用先进可靠的智能型变送器;流量计量选用涡街流量计或孔板流量计;就地液位指示仪表选用磁浮子液位计,远传的液位测量仪表用智能型差压变送器。

6 经济效益分析

我们来对一吨氨分别生产稀氨水、碳铵和尿素,甚至是直接出售液氨进行一下效益分析(只针对尿素生产)见表3。

通过上表可以发现,生产和销售稀氨水和碳铵,其经济效益远比不上生产尿素或者直接销售液氨,是迫不得已的选择。以合成氨产量为10万t/a计算,平均每天排出的驰放气中大约含有13.5t的气态氨,如果对驰放气进行处理,回收其中的氨,使其转变为液氨,将会节约大量的能源,并带来巨大的经济效益。假设能回收90%,和生产销售氨水相比,每天产生的经济效益为:13.5×90%×(2 300-990)=1.5万元,相当于每天节约标准煤:根据经验公式:13.5×90%×0.8=9.72t;一年可为公司创造经济效益1.5万元×330天(年生产天数)=495万元,相当于每年节约标准煤9.72吨×330天(年生产天数)=3 207.6t。

7 结 语