應(yīng)用科技配氣機構(gòu)動力學仿真分析陳陽1姜學濤1劉建2(1新疆石油工程建設(shè)有限責任公司,新疆克拉瑪依834000;2新建油田公司,新疆克拉瑪依834000)摘要以某柴油杌配氣機構(gòu)為例,利用AⅥ LTycon軟件建立了該配氣機構(gòu)的動力學模型,采用理論計算和仿真分析的方法確定了配氣機構(gòu)動力學模型的主要參教,并對其動態(tài)特性進行了仿真分析,得到了該配氣機構(gòu)存在的問題,為配氣機構(gòu)動態(tài)性能的評價和下一步優(yōu)化提供了依據(jù)。[關(guān)鍵詞AⅥ LTycon;動力學;仿真分析配氣凸輪是柴油機配氣機構(gòu)的關(guān)鍵部分,其設(shè)計憂良與否直接影度參數(shù)通過三維模型及有限元軟件分析獲得的響內(nèi)燃機的性能指標,因而開展配氣機構(gòu)系統(tǒng)動力學研究具有重要意2動力學仿真分析義。AⅥ LTycon提供了配氣機構(gòu)運動學、動力學計算及配氣凸輪型線改進設(shè)計模塊。其運動學、動力學計算是基于多質(zhì)量動力學模型計算理論對于配氣機構(gòu)動力學所反映的動態(tài)性能,凸輪接觸應(yīng)力和氣門落的。 AVLTYCON軟件本身提供了相應(yīng)的集成化模塊,具有友好的用戶座是兩個重要的評價指標:界面,建立模型及參數(shù)輸入較為方便,這正是應(yīng)用模擬計算軟件進行配1)凸輪接觸應(yīng)力。對于配氣機構(gòu)來說,在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)不應(yīng)使配氣機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算優(yōu)勢所在。運動學及動力學分析模塊,能夠通過建機構(gòu)發(fā)生飛脫,在發(fā)動機超速范圍內(nèi),適度的飛脫是允許的,但飛脫模計算,明確氣門運動特性及配氣機構(gòu)動力學相關(guān)性能。為每個常規(guī)配的持續(xù)期應(yīng)比較小,并且不能造成很大的沖擊。氣機構(gòu)提供最好的性能和最可靠的結(jié)果。2)氣門反跳和氣門落座速度。對氣門的動態(tài)升程來說,在額定轉(zhuǎn)本文利用 TYCON分析軟件建立了某配氣機構(gòu)動力學分析模型,速范圍內(nèi)不應(yīng)發(fā)生氣門反跳,在發(fā)動機超速范圍內(nèi),僅允許適度的氣門對其動態(tài)特性進行了數(shù)值仿真。反跳。氣門的落座力及落座速度值應(yīng)該在可以接受的范圍內(nèi),由于落座1動力學建模力受氣門座圈剛度和氣門頭部網(wǎng)度的影響很大,而這兩個數(shù)值又不容易1仿真模型的主要參數(shù)精確確定,因此,氣門落座速度是比較可靠的評價指標。如下表22進、排氣部分動力學仿真結(jié)果分析表1主要參數(shù)221進氣部分動力學分析發(fā)動機型式四沖程,直列,增[缸徑行程11140標定轉(zhuǎn)速(r/n)2200扭矩(N)1400「排放請況圖2進落座力曲線上止點前68度發(fā)動機配氣機構(gòu)是四氣門機構(gòu),由凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、氣門橋、氣閥、氣門彈簧及彈簧鎖夾、氣門座等部分組成。根據(jù)發(fā)動機配氣機構(gòu)實體結(jié)構(gòu)及零部件布置情況,在 TYCON中建立該發(fā)動機單個氣圖3進氣門彈簧受力曲線缸的配氣機構(gòu)計算模型,包括進、排氣部分動力學模型,動力學模型如圖1所示。進、排氣部分動力學所建模型相同,只是在參數(shù)的輸入上有圖4進氣部分凸輪與挺柱接觸應(yīng)力曲線由圖2可以看出,氣門落座力曲線可以看出,氣門落座力最大為665482N,而氣門彈簧預(yù)緊力為2973N,氣門落座力小于6倍彈簧預(yù)緊力。從曲線上可以看出氣門沒有發(fā)生飛脫和反跳現(xiàn)象由圖3可以看出,氣門彈簧力曲線可以發(fā)現(xiàn)彈簧無并圖現(xiàn)象。由圖4可以看出,凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力曲線看出,接觸應(yīng)力處于較高值工作區(qū)間較寬,這樣加劇凸輪與挺柱間磨損,應(yīng)該針對降低凸圖1進、排氣部分動力學模型13中國煤化工配氣機構(gòu)計算模型需要設(shè)置的參數(shù)包括結(jié)構(gòu)參數(shù),邊界條件(初始條件及邊界條件),還有單元的剛度、質(zhì)量及阻尼等參數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)CNMHG由圖紙即可查到。邊界條件由發(fā)動機的特性獲得。剛度、質(zhì)量等參數(shù)需要通過三維模型及有限元軟件分析獲得,也可以通過實測方法獲得。阻(下轉(zhuǎn)第200頁)尼參數(shù)一般根據(jù) TYCON軟件參數(shù)推薦值選取。這里相關(guān)單元質(zhì)量及剛料技瓜于氣體進入密封腔后只有通過密封端面分別向介質(zhì)端和大氣端泄漏,故以及千氣帶油的考驗,密封泄漏量最終穩(wěn)定在05Nm3h左右,運轉(zhuǎn)情其流量也即為兩端密封的泄漏量,大約在05Nm3/h左右。一部分通況非常理想,表明該干氣密封設(shè)計合理,具有極強的抗干擾能力,達到過介質(zhì)惻的密封端面滿入工藝氣內(nèi),另一部分通過大氣側(cè)的密封端面漏了預(yù)期的使用效果,完全能保證長周期運行。入外置的迷宮密封腔內(nèi)。3結(jié)論隔離氣:進入迷宮密封中的密封腔,控制其入口壓力稍高于軸承干氣密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,無需密封油站,投資少,見效快。箱油壓通常為大氣壓)30kPa,形成一個可靠的阻塞密封,可保證軸千氣密封在該離心壓縮機上的改造是成功的,從根本上解決了壓承箱中的潤滑油不進入干氣密封,啟動滑油系統(tǒng)之前應(yīng)先啟動隔離氣?？s機的密封失效、潤滑油污染等問題,保證了機組的安全、穩(wěn)定、長機組的原密封接管改動如下:原浮環(huán)密封的參考氣入口作為干氣期、滿負荷、優(yōu)質(zhì)運行。密封的前置氣入口,原封油入口作為主密封氣入口,原外漏油的出口作千氣密封與阻塞式蒸汽密封相比,具有改善機組潤滑、零泄漏為干氣密封的隔離氣入口。由于機組的高低壓端有平衡管連接,兩端壓壽命長、可靠性高、運行維護簡單等優(yōu)點。力實現(xiàn)內(nèi)部平衡,其密封腔壓力近似于壓縮機的進氣壓力,兩端的密封工藝氣泄漏量0Nmh條件基本相同,因此采用了相同的密封結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)。主密封氮氣實際消耗量為21Nmh,略大于2Nmh的設(shè)計值根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際以及借鑒了同類設(shè)備的使用經(jīng)驗,我們在密封原因是機組本身老化現(xiàn)象比較嚴重,存在缺陷,導致配合間隙漏量。但用干氣緩沖罐前給氮氣與千氣加了聯(lián)通線,保證在干氣或氮氣任何一路已基本滿足使用要求中斷的情況下進行替代,也可以在正常使用時只要裝置氦氣足夠的情況隔離氮氣消耗量<10Nmh下,前置氣與密封氣都使用氮氣,這樣可以避免于氣帶油或者干氣雜質(zhì)干氣密封功率消耗<10kW套大而影響密封的使用效果。連續(xù)使用壽命>3年22機組試運和千氣密封的使用避免了潤滑油系統(tǒng)的污染,消除了由此而引起的3月23日15時隨機組一起投入使用。在2000rmin的暖機轉(zhuǎn)速調(diào)速系統(tǒng)故障,使得機組的運行可靠性得到了很大的提高下運轉(zhuǎn)2小時,兩端密封表現(xiàn)穩(wěn)定,泄漏量約03Nm/h17時起壓縮10月初壓縮機處理振動大的問題時,對干氣密封檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)垢多,機開始升速,經(jīng)過55分鐘至升速9400rmin,兩端密封泄漏同時增引起密封泄漏量有所增加,分析是由于干氣帶油引起的,建議主密封氣至06NMh其間在17時30分,由于富氣流量的驟然變化,引起了·長期使用氮氣,盡量避免使用干氣。機組的一次喘振,歷時約3分鐘,兩端密封泄漏量同時增至滿量程,但隨著喘振的結(jié)束即緩慢恢復(fù)至正常值。至19時,機組運行進入穩(wěn)定狀態(tài),密封腔溫度亦穩(wěn)定在65℃左右,兩端密封泄漏量隨溫度上升逐步[參考文獻]下降,最終穩(wěn)定在05Nmh。24日8時,因氣源壓力偏低,在調(diào)節(jié)氮11黃文斌劉文海富氣壓縮機干氣密封的改造及其應(yīng)用石袖化工設(shè)備技氣管路進氣閥時,由于操作人員的不慎,中斷了密封管道氮氣的供給,術(shù),20022王利催化裂化裝置氣歷時約3分鐘,使緩沖氣與參考氣管處富氣的壓差低報警,造成密封處的改造們設(shè)備管理與維修20083]牛馳重催化裂化裝置能耗于負壓的危險狀態(tài),控制室顯示泄漏量降為0Nm?h,但氮氣氣源恢復(fù)后,泄漏量重新回到正常值。截止9月底經(jīng)歷了一次停機、一次喘震上接第187頁)由圖6可以看出,氣門彈簧力曲線可以發(fā)現(xiàn)彈簧無并圈現(xiàn)象。由圖7可以看出,在整個凸輪型線工作范圍內(nèi)凸輪和挺柱間接觸應(yīng)力變化趨勢,最大接觸應(yīng)力沒有超過允許的接觸應(yīng)力范圍,但接觸應(yīng)力大部分工作區(qū)間處于較高的范圍,這樣會加劇凸輪與挺柱的磨損,需要改進凸輪型線設(shè)計來解決通過建立進、排氣部分動力學模型,進行動力學仿真計算和分析圖5排氣門落瘁力曲線型線設(shè)計來優(yōu)化作者簡介:陳陽,1982年生,男,新疆克拉瑪依人,勦理工程[參考文獻圖6排氣簧受力曲線!尚漢冀內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)一設(shè)計與計算上海:復(fù)旦大學山版社,學報交通科學與工程版2006中國煤化工統(tǒng)動力學分析機重慶大學學CNMH GO圖7凸輪與平面挺柱間接觸應(yīng)力曲線由圖5可以看出,氣門落座力曲線可以看出,排氣門落座力略有偏大,但還是在允許的范圍之內(nèi)20020114