一种船用增压器自动配机方法
阅读说明：本技术 一种船用增压器自动配机方法 (Automatic machine matching method for marine supercharger ) 是由 李新宇 王肖路 侯春峰 王政川 谢小华 李鑫 宋剑 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船用增压器自动配机方法,可以自动完成配机,省时省力。S1、获取配机前参数数据,输入自动配机系统；S2、通过传感器采集设备实际参数数据,输入自动配机系统；S3、对压气机扩压器、涡轮喷嘴环进行标定,将压气机扩压器、涡轮喷嘴环分为多个档位；S4、计算出所需要的标准容积流量、总压比、压气机效率、涡轮当量面积、涡轮效率、增压器总效率,得到压气机规格和涡轮规格；S5、调节压气机开度和涡轮开度,然后将扩压器和喷嘴环设置到此开度所对应的规格档位,进行配机,并计算,与期望得到的结果相对比,如不符合要求,则调节扩压器和喷嘴环的开度,再进行试验,直到达到符合要求的结果。(The invention discloses an automatic machine matching method for a marine supercharger, which can automatically complete machine matching and is time-saving and labor-saving. S1, acquiring parameter data before machine allocation, and inputting the parameter data into an automatic machine allocation system; s2, acquiring actual parameter data of the equipment through a sensor, and inputting the data into an automatic machine matching system; s3, calibrating the compressor diffuser and the turbine nozzle ring, and dividing the compressor diffuser and the turbine nozzle ring into a plurality of gears; s4, calculating the required standard volume flow, total pressure ratio, compressor efficiency, turbine equivalent area, turbine efficiency and total supercharger efficiency to obtain the specification of the compressor and the specification of the turbine; s5, adjusting the opening of the compressor and the opening of the turbine, setting the diffuser and the nozzle ring to the specification gear corresponding to the opening, matching the compressor, calculating, comparing with the expected result, if the result is not satisfactory, adjusting the opening of the diffuser and the nozzle ring, and then testing until the result is satisfactory.)
技术领域
本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种船用增压器自动配机方法。
背景技术
涡轮增压器和柴油机是两种工作原理各不相同的机械，具有明显不同的工作特性，它们的联合运行，就存在一个匹配和调整的问题。匹配的主要要求是：柴油机每个工作循环内涡轮增压器所提供的空气增压比和流量，均能满足柴油机进气的需要；柴油机排气能带动增压器压端的需要；柴油机进气特性曲线与压气机运行特性曲线相匹配。同一型号的增压器在壳体和叶轮直径不变的情况下，变更少量同流元件，如喷嘴环、扩压器等，就能满足匹配柴油机的要求，现在的配机流程一般需要带几套喷嘴环到配机现场更换，费时费力，极大的浪费人力物力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种船用增压器自动配机方法，可以自动完成配机，省时省力。
本发明的目的是这样实现的：
一种船用增压器自动配机方法，包括：
S1、获取配机前参数数据：柴油机缸径D，柴油机行程S,压缩比ε，喷油开始角，环境压力Po，环境温度t0，相对湿度，优化功率Ne，柴油机转速n，增压压力PS，单台空气流量mVA，扫气空气温度ts，最大燃气压力PVT，气缸排气温度△t，涡轮出口背压P4，燃油消耗率be，燃料低热值Hu，将以上参数数据输入自动配机系统；
S2、通过传感器采集设备实际参数数据：涡轮进口压力HT1，涡轮进口温度tK1S，压气机进口温度Tk1s，压气机进口压力HK1；涡轮出口压力HT2，涡轮出口温度tK2S，压气机出口温度Tk2s，压气机出口压力HK2；流量读数V0；柴油机实际转速、功率、油耗、流量、爆发压力，传感器将以上参数数据输入自动配机系统；
S3、所述压气机和涡轮均具有开度调节功能，为可变压气机和可变涡轮，对压气机扩压器、涡轮喷嘴环进行标定，将压气机扩压器、涡轮喷嘴环分为多个档位，各档位对应不同的开度；
S4、通过柴油机参数、初步计算出所需要的标准容积流量、总压比、压气机效率、涡轮当量面积、涡轮效率、增压器总效率,通过程序对比，得到压气机规格和涡轮规格。
涡轮面积计算：
涡轮的几何当量面积：
热力学当量面积配机计算值：Frest＝FT/αT
式中，FN:喷嘴出口面积，FB：动叶几何面积，αT:流量系数；
把涡轮几何当量面积×流量系数αT的值作为涡轮当量面积SD，再查得这个面积下对应的喷嘴环面积。
S5、可变扩压器和可变喷嘴环调节压气机开度和涡轮开度，然后将扩压器和喷嘴环，先设置到此开度所对应的规格档位，进行配机，步骤S2采集的数据在自动配机系统中进行计算，与期望得到的结果相对比，如不符合要求，则调节扩压器和喷嘴环的开度，再进行试验，直到达到符合要求的结果，自动配机系统计算过程如下：
压气机计算过程：
压气机进口静压：
压气机出口静压：
空气质量流量：
压气机进口密度：ρK1＝P1×105×(287.14×(TK1S+273.15))
压气机进口速度：C1＝G/(FK1×10-3×ρK1)
压气机进口总温：
压气机进口静温：
压气机进口总压：PK1＝P1×(TK1/T1)3.5
压气机出口密度：ρK2＝P2×105×(287.14×(TK2S+273.15))
压气机出口速度：C2＝G/(FK2×10-3×ρK2)
压气机出口总温：
压气机出口静温：
压气机出口总压：PK2＝P2×(TK2/T2)3.5
总压比：ΠK＝PK2/PK1
压气机效率：ηK＝(∏K-1)×(T0+273.15)/(TK2-(T0+273.15))
涡轮计算过程：
涡轮进口静压：
涡轮燃气密度：ρT1＝PT1×10-5/(286.5×(tK1S+273.15))
涡轮燃气速度：CT1＝1.02×G/(FT1×10-3×ρT1)
涡轮进口静温：
涡轮进口总温：
涡轮进口总压：PT＝PT1×(tT1/t1)3.778
涡轮出口静压：
涡轮膨胀比：ΠT＝PT/PT2
涡轮绝热膨胀功：WT＝1082×tT1×(1-1/ΠT)0.26
压缩机绝热压缩功：
增压器总效率：ηTC＝WT/WG×0.98。
优选地，所述扩压器、喷嘴环均通过电动推杆调节开度，通过对电动推杆限位标定，将压气机扩压器、涡轮喷嘴环分为多个档位。
优选地，将压气机扩压器分为HF01-HF05五个档位，将涡轮喷嘴环分成EF01-EF10十个档位。
优选地，所述流量系数αT由涡轮性能曲线图查出。
由于采用了上述技术方案，本发明能够自动采集增压器和柴油机数据，分析并处理试验数据，通过控制可变喷嘴环和可变扩压器的开合面积，来实现增压器自动配机。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为压气机性能曲线示意图；
图3为计算结果与试验数据比较示意图。
具体实施方式
一种船用增压器自动配机(增压器、柴油机匹配)方法，包括：
1.配机前所需数据：柴油机名称，柴油机缸径(D)，柴油机行程(S),压缩比(ε)，喷油开始角，环境压力(Po)，环境温度(t0)，相对湿度，优化功率(Ne)，柴油机转速(n)，增压压力(PS)，单台空气流量(mVA)，扫气空气温度(ts)，最大燃气压力(PVT)，气缸排气温度(△t)，涡轮出口背压(P4)，燃油消耗率(be)，燃料低热值(Hu)，将以上参数输入自动配机系统。
2.通过传感器采集数据：涡轮进口压力(HT1)，涡轮进口温度(tK1S)，压气机进口温度(Tk1s)，压气机进口压力(HK1)；涡轮出口压力(HT2)，涡轮出口温度(tK2S)，压气机出口温度(Tk2s)，压气机出口压力(HK2)；流量读数(V0)；柴油机实际转速，功率，油耗，流量，爆发压力。通过传感器采集到数据处理单元，并显示。
3.压气机和涡轮通过柴油机参数首先选定一种规格，其中扩压器和喷嘴环可以通过电动推杆调节，方便后续自动配机时进行扩压器和喷嘴环的调节以匹配柴油机的性能。
推杆首先要进行限位标定，将压气机扩压器分为HF01-HF05五个档位，将喷嘴环分成EF01-10十个档位，档位应该对应每种类型的扩压器和喷嘴环的不同通流面积(开度)。
4.通过柴油机参数，初步得出所需要的标准容积流量、总压比、压气机效率、涡轮当量面积、涡轮效率、增压器总效率,通过程序对比，得到压气机规格和涡轮规格。
涡轮面积计算：
FN:喷嘴出口面积FB：动叶几何面积
Frest＝FT/αT……………………热力学当量面积(配机计算面积)
αT:查出的流量系数(由涡轮性能曲线图查出)
配机计算出的面积为热力学当量面积，与几何当量面积不同，应乘上流量系数αT，可把计算的涡轮几何当量面积×流量系数αT的值作为喷嘴环出口面积SD(在一般情况下，SD与计算的热力学当量面积相差不大，可以直接代入进行计算，也可多次叠代进行计算)，再去查这个面积下的αT，让现在的SD×αT。
5.可变扩压器和可变喷嘴环的作用调节压气机进气面积和涡轮进口面积然后将扩压器和喷嘴环。先设置到此通流面积所对应的档位，进行配机，步骤2采集的数据在程序中进行计算，与期望得到的结果相对比，如不符合要求，则更换扩压器和喷嘴环的通流面积，再进行试验，直到达到符合要求的结果。软件计算过程如下：
压气机计算过程：
压气机进口静压：
压气机出口静压：
空气质量流量：
压气机进口密度：ρK1＝P1×105×(287.14×(TK1S+273.15))
压气机进口速度：C1＝G/(FK1×10-3×ρK1)
压气机进口总温：
压气机进口静温：
压气机进口总压：PK1＝P1×(TK1/T1)3.5
压气机出口密度：ρK2＝P2×105×(287.14×(TK2S+273.15))
压气机出口速度：C2＝G/(FK2×10-3×ρK2)
压气机出口总温：
压气机出口静温：
压气机出口总压：PK2＝P2×(TK2/T2)3.5
总压比：∏K＝PK2/PK1
压气机效率：ηK＝(∏K-1)×(T0+273.15)/(TK2-(T0+273.15))涡轮计算过程：
涡轮进口静压：
涡轮燃气密度：ρT1＝PT1×10-5/(286.5×(tK1S+273.15))
涡轮燃气速度：CT1＝1.02×G/(FT1×10-3×ρT1)
涡轮进口静温：
涡轮进口总温：
涡轮进口总压：PT＝PT1×(tT1/t1)3.778
涡轮出口静压：
涡轮膨胀比：∏T＝PT/PT2
涡轮绝热膨胀功：WT＝1082×tT1×(1-1/ΠT)0.26
压缩机绝热压缩功：
增压器总效率：ηTC＝WT/WG×0.98
6.通过以上软件计算得到增压器总效率，和期望值对比。如符合要求，将现在的开度值填入到系统中；如不符合要求，调整扩压器和喷嘴环开度，重新试验，对比，最终得到符合要求的开度值，将开度值填入到系统中，自动配机完成。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。