應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道振動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

陳超　趙福建　鄧賜邦

摘 要：隨著電力事業(yè)的發(fā)展，為了滿足用電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的要求，市政電網(wǎng)在無法進(jìn)行兩路獨(dú)立電源電路的施工中，往往利用柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組作為備用裝置。應(yīng)急柴油機(jī)利用安裝動(dòng)力吸振器實(shí)現(xiàn)管道振動(dòng)效果，并以此進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，體現(xiàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道振動(dòng)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，從而使應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道實(shí)現(xiàn)合理的振動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急柴油機(jī)；冷卻管道；振動(dòng)控制；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB535.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.097

核電站在建設(shè)過程中，應(yīng)用應(yīng)急柴油機(jī)進(jìn)行施工建設(shè)有利于結(jié)合應(yīng)急柴油機(jī)的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，合理解決核電站發(fā)電等問題。同時(shí)，應(yīng)急柴油機(jī)在運(yùn)行過程中的機(jī)內(nèi)冷卻管道存在明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)內(nèi)溫度明顯上升，嚴(yán)重影響了應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，為了保障應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)冷卻管道發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的研究和控制，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 應(yīng)急柴油機(jī)

應(yīng)急柴油機(jī)主要用來保障核電站的正常運(yùn)行，解決核電站的發(fā)電問題。具體而言，應(yīng)急柴油機(jī)主要用來解決企業(yè)外電源無法工作、堆芯注入造成的“癱瘓”和安全殼發(fā)生噴淋等問題，可以及時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，建立相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，確保企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。柴油機(jī)的生產(chǎn)可滿足工業(yè)發(fā)電需要，應(yīng)急柴油機(jī)在核電站中的運(yùn)用是結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域柴油機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)的綜合利用，可實(shí)現(xiàn)核電站電力交流的應(yīng)急處理。同時(shí)，應(yīng)急柴油機(jī)可利用動(dòng)力吸振器實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻管道振動(dòng)幅度控制，這有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)冷卻管道的振動(dòng)，從而合理制訂處理措施，確保應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)急柴油機(jī)利用動(dòng)力吸振器可與冷卻管道直接連接，這有利于科學(xué)管控冷卻管道的振動(dòng)幅度和應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而降低應(yīng)急柴油機(jī)維修的經(jīng)濟(jì)投入。

2 冷卻管道的振動(dòng)控制

2.1 冷卻管道的構(gòu)建

冷卻管道的構(gòu)建主要利用ANSYS程序?qū)崿F(xiàn)冷卻管道的構(gòu)建，使用ANSYS程序便于操作。同時(shí)，針對(duì)管路的構(gòu)建，使用直管段和彎管段兩種形式進(jìn)行管路構(gòu)建，以滿足冷卻管道在應(yīng)急柴油機(jī)中處理不同工序的需要。比如，某核電站應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道的設(shè)置為：利用Φ168.3 mm×3.5 mm、Φ139.7 mm×4.5 mm和Φ88.9 mm×3.2 mm三種水管進(jìn)行管段建設(shè)。同時(shí)，根據(jù)管段要求合理設(shè)置了法蘭，法蘭的種類一般為9.61 kg和12.7 kg，以滿足不同法蘭在管段中運(yùn)行的需要；根據(jù)出口溫度的要求合理設(shè)置壓力，通過合理設(shè)置冷卻管道的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了冷卻管道與柴油機(jī)的連接，并根據(jù)管道的振動(dòng)幅度，采取了減振等措施，有效確保了冷卻管道的運(yùn)行和應(yīng)急柴油機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 冷卻管道的分析

對(duì)冷卻管道進(jìn)行了分析，結(jié)合ANSYS程序的要求進(jìn)行了合理設(shè)置。一般利用ANSYS程序顯示的動(dòng)態(tài)效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證冷卻管道的穩(wěn)定運(yùn)行。比如，對(duì)于冷卻管道的計(jì)算，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪結(jié)果和ANSYS程序動(dòng)態(tài)反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并判斷發(fā)生波動(dòng)的因素。針對(duì)波動(dòng)較大的情況，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻管道的合理控制，進(jìn)而確保冷卻管道的正常運(yùn)行，有效避免冷卻管道發(fā)生問題。

3 動(dòng)力吸振器

3.1 設(shè)置參數(shù)

動(dòng)力吸振器一般利用ANSYS程序進(jìn)行模型設(shè)置，并針對(duì)ANSYS程序采用彈簧阻尼進(jìn)行單元構(gòu)建。在動(dòng)力吸振器應(yīng)用的過程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急柴油機(jī)的工作需要合理設(shè)置參數(shù)，并結(jié)合吸振器的工作原理進(jìn)行減振處理。減振處理的設(shè)置主要結(jié)合動(dòng)力吸振器振動(dòng)幅度和應(yīng)急柴油機(jī)的可容性進(jìn)行分析，進(jìn)而基于存在的差別進(jìn)行減振處理的設(shè)置。

3.2 優(yōu)化安裝

針對(duì)動(dòng)力吸振器的設(shè)置，應(yīng)結(jié)合冷卻管道的需求進(jìn)行合理布置，確保動(dòng)力吸振器在冷卻管道內(nèi)切實(shí)產(chǎn)生作用。同時(shí)，在冷卻管道要求的環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)力吸振器的參數(shù)研究是確保從實(shí)際環(huán)境要求出發(fā)的實(shí)質(zhì)性措施，有利于促進(jìn)動(dòng)力吸振器在冷卻管道中的穩(wěn)定運(yùn)行。依據(jù)冷卻管道的要求進(jìn)行動(dòng)力吸振器的設(shè)置，有利于維護(hù)應(yīng)急柴油機(jī)在實(shí)際環(huán)境中切實(shí)運(yùn)行，促進(jìn)應(yīng)急柴油機(jī)根據(jù)要求進(jìn)行合理選擇，從而提高應(yīng)急柴油機(jī)的使用水平。此外，還應(yīng)對(duì)動(dòng)力吸振器進(jìn)行優(yōu)化，可借助MATLAB程序中遺傳算法進(jìn)行函數(shù)GA分析，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力吸振器優(yōu)化設(shè)置。

在運(yùn)用MATLAB程序進(jìn)行計(jì)算過程中，應(yīng)根據(jù)優(yōu)化要求和實(shí)際環(huán)境綜合考慮，建立ANSYS軟件的函數(shù)分析圖，并根據(jù)函數(shù)變化確定優(yōu)化數(shù)值。通過這種運(yùn)算，有利于提高動(dòng)力吸振器優(yōu)化過程的合理性和科學(xué)性。

4 仿真技術(shù)分析

動(dòng)力吸振器經(jīng)過相關(guān)計(jì)算確定設(shè)置參數(shù)后，應(yīng)進(jìn)行仿真效果分析，以便技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員根據(jù)仿真技術(shù)的動(dòng)態(tài)分析確定動(dòng)力吸振器的工作參數(shù)。研究人員和技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際的冷卻管道要求和應(yīng)急柴油機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析，確定動(dòng)力吸振器的設(shè)計(jì)參數(shù)。同時(shí)，可以利用構(gòu)建有限元模型的方式進(jìn)行動(dòng)力吸振器工作參數(shù)的研究。通過仿真技術(shù)的動(dòng)態(tài)分析，有利于提高動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。吸振器的減振設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合應(yīng)急柴油機(jī)的工作范圍和冷卻管道的需要，綜合確定減振范圍，從而合理控制減振效果。

5 結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道振動(dòng)控制設(shè)計(jì)的科學(xué)設(shè)計(jì)，本文以分析應(yīng)急柴油機(jī)安裝動(dòng)力吸振器的方式，合理控制應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道振動(dòng)的目的，并結(jié)合動(dòng)力吸振器的安裝和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了綜合分析，合理分析了動(dòng)力吸振器在冷卻管道工作過程中的相關(guān)參數(shù)。經(jīng)過仿真技術(shù)分析，優(yōu)化了動(dòng)力吸振器在冷卻管道設(shè)置參數(shù)，提高了動(dòng)力吸振器的使用水平，推動(dòng)了應(yīng)急柴油機(jī)冷卻管道控制的合理設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕