[发明专利]一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法

说明书

本发明的目的在于提供一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法，根据滑油系统管路各元件结构尺寸以及润滑油流动状态建立管路的流动阻力计算模型，并对低雷诺数下的流动阻力进行修正；定义润滑油管路流通能力的量化指标‑流量数，并提出流量数与润滑油流量的计算方法。针对船舶滑油系统计算默认管路阻力系数为定值，导致管路的流通能力不能满足实际要求的情形，运用本发明提出的方法对管路流通能力系数进行了修正，使滑油系统管路流通能力满足实际要求。本发明为船舶润滑油管路在低雷诺数流动状态下的流动计算提供了设计指导，对船舶动力系统安全正常运行具有非常重要意义。

技术领域

本发明涉及的是一种润滑油计算方法，具体地说是船舶润滑计算方法。

背景技术

船舶蒸汽动力及核动力二回路系统中存在众多高速运转的设备，如主汽轮机、主减速器、凝水泵、给水泵等。这些设备在运行时，其摩擦部件产生大量的热量，需利用润滑油系统对摩擦部件进行润滑和冷却，若润滑油流量不足将导致旋转机械设备轴瓦超温、烧损，甚至造成设备损坏。

在润滑油系统设计、调试、运行、仿真时，需要对润滑油管路的流量及阻力的进行分析计算。目前对于管路阻力及流量的计算，其对象主要为水、水蒸气、空气等低粘度流体。一般情况下，这些流体在管内流动时雷诺数较高，此时流体流动主要受惯性力的影响，粘性力的变化对流体流动的影响很小，因此其阻力系数变化很小，工程计算中可认为是一个定值。研究人员通过理论与实验，给出了不同元件内上述工质充分发展湍流流动时的阻力系数经验关联式，极大地简化了管路阻力计算的难度。

然而对于船舶动力系统中的润滑油系统，其流动工质是高粘性润滑油，在管路中流动时雷诺数较低，实际中很多情形其流动属于层流流动，粘性力变化导致阻力系数发生显著变化。润滑油系统管路设计时如果仍采用工程中常用的定阻力系数计算，导致管路的流通能力不能满足实际要求，出现变负荷过程中动力系统设备供油不足、润滑油对设备冷却能力不够等问题，严重时将造成设备超温停机，舰船失去动力。

发明内容

本发明的目的在于提供对船舶滑油系统的合理设计、船舶动力系统的安全稳定运行具有重要的指导价值的一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法，其特征是：

(1)假定初始设定流量，根据润滑油管路的元件类型、结构尺寸和润滑油密度、动力粘度、流量计算流体的雷诺数，并建立直管、弯头、阀门阻力计算模型；

(2)解析管路中流体流动机理，定义管路流通能力的量化指标-流量数，并提出流量数计算方法；

(3)根据管路流量数以及进出口压差、密度计算管路流量；

(4)计算管路流量与初始设定流量的误差，若误差在允许范围，则结束计算；若误差超出允许范围，则将计算出的流量作为设定流量，返回步骤(1)再次计算，直至误差小于最大允许误差。

本发明还可以包括：

1、流体的雷诺数计算方法如下：

式中，Re为管路元件中流体的雷诺数；ρ为流体的密度；u为流体的流速；d为元件的特征长度；μ为流体的动力粘度。

2、直管阻力计算模型如下：

式中，λ_pipe为直管的沿程阻力系数；λ_l为直管层流沿程阻力系数；λ_t为直管湍流沿程阻力系数；Re_pipe为直管中流体的雷诺数；k_pipe为直管的绝对粗糙度；d_pipe为直管的直径。