大功率柴油发电机组热管理系统的一维仿真分析与优化

发电机组热管理系统是为了实现发电机组工作在最佳的温度,保证发电机组正常稳定地和可靠持续地运行。使发动机中的冷却液(水)带走燃料燃烧导致发动机的缸头、缸套、连杆、活塞和机体等零部件升温的热量;带走润滑油润滑后摩擦升温的热量;降低发动机中冷器内部新鲜增压气体的进气温度等。这样的话,在很大程度上可以降低发电机组的机械功的损耗,提高和延长发电机组的使用寿命,实现了燃油经济性的提高从而达到节省燃油目的。对整个发电机组的动力性、可靠性、经济性、耐久性和排放指标等都有着非常重要的影响。本文结合潍柴重机股份有限公司的大功率柴油发电机组热管理系统为研究对象,利用AMESim软件进行了建模仿真分析,研究分析了实际的大功率柴油发电机组的热管理系统的构成、结构和工作原理等。并根据大功率柴油发电机组热管理系统的原理和结构,充分发挥了AMESim软件的特点,建立了大功率柴油发电机组热管理系统的模型,并对所建模型进行了简化、改善和验证。并针对大功率柴油发电机组热管理系统的特点,仿真分析相关参数,提出大功率柴油发电机组热管理系统的改进措施以及匹配方案。本文通过考查、对比、分析了国际主流热管理系统性能及热流体分析仿真软件,针对大功率柴油发电机组热管理系统的流动热交换问题,对大功率柴油发电机组热管理系统采用AMESim建模仿真软件,然后阐述AMESim软件的建模特点。然后针对仿真建模对象进行研究分析。并对大功率柴油发电机组热管理系统及其重要部件的工作机理、构成和注意事项进行了深入地剖析。基于对柴油发电机组热管理系统物理系统、组成和结构等搭建了系统一维仿真模型;获取了关键部件的特性数据;对构成系统的各个部件进行了模型选择,依据部件特性,确定了相关参数;利用AMESim仿真工具搭建仿真模型,也得到了有效地试验验证。为了评价大功率柴油机发电机组热管理系统的性能及相关影响因素的作用权重,环境温度对热管理系统散热性能的影响规律的仿真结果表明:当前的系统配置及参数只能适应环境温度低于30℃的情况;水泵参量对热管理系统散热特性的影响规律的仿真结果表明:水泵排量过低,无法满足发动机本体冷却液或增压中冷后进气温度的散热需求;过高,则容易引起工作过冷;散热器结垢对热管理系统散热特性的影响规律的仿真结果表明:结垢导致的散热器散热面积和对流换热效率的下降,将严重影响发动机本体冷却液和增压中冷后进气温度的散热性能,进而导致发动机功率和性能的下降和工作可靠性也会因此进一步的恶化。