[go: up one dir, main page]

CN116812102A - 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统 - Google Patents

一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116812102A
CN116812102A CN202310790330.4A CN202310790330A CN116812102A CN 116812102 A CN116812102 A CN 116812102A CN 202310790330 A CN202310790330 A CN 202310790330A CN 116812102 A CN116812102 A CN 116812102A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
resistance coefficient
value
valve opening
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310790330.4A
Other languages
English (en)
Inventor
卞修涛
白冰
徐国胜
单镕捷
赵梓安
杨公安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan Shipyard Group Co Ltd
Original Assignee
Jiangnan Shipyard Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan Shipyard Group Co Ltd filed Critical Jiangnan Shipyard Group Co Ltd
Priority to CN202310790330.4A priority Critical patent/CN116812102A/zh
Publication of CN116812102A publication Critical patent/CN116812102A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B71/00—Designing vessels; Predicting their performance
    • B63B71/10—Designing vessels; Predicting their performance using computer simulation, e.g. finite element method [FEM] or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/18—Network design, e.g. design based on topological or interconnect aspects of utility systems, piping, heating ventilation air conditioning [HVAC] or cabling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统，该调试方法包括：构建船舶油系统的管网模型；设置管路模型内部件的数据参数，获取第一雷诺数值、最小湍流强度，并将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断并获取每个阀门的第二阀门阻力系数；根据阻力系数‑阀门开度曲线以及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度；将第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中，获取实际流量值；判断实际流量值与第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值是否处于预设误差范围，以获取最终执行阀门开度。本发明通过仿真调试管路系统油流速度，保证所有管路高效完成油流串洗，避免后期实船投油串洗周期过长的问题。

Description

一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统
技术领域
本发明涉及船舶管道流量调控技术领域，具体涉及一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统。
背景技术
管路系统是船舶的重要组成部分，为船舶装置提供所需的燃料、润滑油、水和空气等工质，保障船舶装备的安全运行。作为船舶管网的核心系统，油流系统为船舶动力装置供应足够的、合乎质量要求的燃油和滑油。其中，为保证输送至设备的燃油和滑油的洁净度，船舶建造后期需耗费大量时间用于管路系统的串洗。
同时，鉴于油类工质加热后仍粘度较大，串洗过程管路内可能存在由层流向湍流的变化过程，管内流态的改变将导致管网阻力及流量的变化，其间需不断调节阀门开度以改变各管路油流速度，而油流系统阀门众多，众多阀门的调节过程将耗费大量时间。
此外，随着造船技术的进步及船舶大型化趋势，船舶管网系统朝着复杂化、大型化的方向发展；当管网系统复杂时，上述油流系统串洗时间会严重拖慢造船进度乃至影响交船节点，仅依据人工经验的传统管网调试方法难以满足现代复杂管网的技术要求。为加速船舶建造进度，缩短动力系统调试周期，可通过计算机仿真技术对管网系统布局方案进行模拟，从而优化船舶系统调试过程。
目前，已有公开专利主要集中于电动调节阀的监控与反馈调节过程，如墨西哥发明专利MX2016002889提供了一种流体管网的需求管理和控制方法，通过计算机控制流体网络的多个阀组，使用数据库实时计算参数，监控并调节流经每个阀的流速和流量，保证管网流量的需求。
上述专利主要应用于现场实际调试过程，且多采用电动阀进行配合，实现负反馈调节。船舶行业管网系统阀门多采用手动调节形式，其针对目标变量的负反馈调节会耗费大量时间。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统，以提高船舶油系统的串洗效率。
为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于船舶油系统的流速调试方法，包括：
S1：构建船舶油系统的管网模型，管网模型内包括多种部件，部件中包括管路及阀门；
S2：设置管路模型内多种部件的数据参数及管网内的流体参数，并将阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数；
S3：根据数据参数的设置值、流体参数的设置值、第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路内流体的第一雷诺数值、流量值以及管路中的最小湍流强度；
S4：将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数；
S5：根据阻力系数-阀门开度曲线以及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度；
S6：将第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中，获取实际船舶管路系统中的实际流量值；
S7：计算实际流量值与第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围；将处于预设误差范围内的实际流量值所对应的阀门开度作为最终执行阀门开度。
可选地，在判断第一雷诺数值、最小湍流强度是否处于预设范围内的步骤中，包括：
当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即为第二阀门阻力系数；
当第一雷诺数值、最小湍流强度值未处于预设范围内时，将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的雷诺数值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。
可选地，在根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数的步骤中，包括：
若试算求解成功，则求解成功的每个阀门的阻力系数即为获取到的每个阀门的第二阀门阻力系数；
若试算求解失败，则需要对无法试算成功的管路进行主管和支管的判定，当判定为支管时，则对该支路进行振荡器加装，并重新执行S1；当判定为主管时，需对管路系统进行调整，并重新执行S1；直至获取每个阀门的第二阀门阻力系数。
可选地，在根据阻力系数-阀门开度曲线以及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度的步骤中，还包括：
当根据阻力系数-阀门开度曲线、第二阀门阻力系数无法查到阀门开度时，则需要对无法查到阀门开度的管路进行主管和支管的判定，当判定为支管时，则对该支路进行振荡器加装，并重新执行S1；当判定为主管时，需对管路系统进行调整，并重新执行S1。
可选地，将第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中的步骤之后，还包括：
对实际船舶管道系统中设置的滤器前后的压力进行测量，当滤器前后压差Δp在预设压差范围时，则进行步骤S7；
当滤器前后压差Δp不处于预设压差范围时，则需要对管网系统进行调整和更换，并重新进入步骤S1。
可选地，在判断误差值是否处于预设误差范围的步骤中，还包括：
当误差值处于误差范围内时，第一阀门开度为最终执行阀门开度；
当误差值不处于误差范围时，对管路模型内管路、管道附件以及设备的数据参数进行修正，并重新执行步骤S1～S7，直至误差值处于误差范围内时，获取第二阀门开度，并作为最终执行阀门开度。
可选地，在将处于预设误差范围内的实际流量值所对应的阀门开度作为最终执行阀门开度的步骤之后，还包括：
在实际船舶管道系统中执行最终执行阀门开度，并获取实际阻力系数，并记为第三阀门阻力系数，同时获取此时的雷诺数值；
根据最终执行阀门开度、第三阀门阻力系数与雷诺数值，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。
可选地，在获取第三阀门阻力系数的步骤中，还包括：
通过设置在实际船舶管道系统中的压力传感器的压差读数计算第三阀门阻力系数。
本发明还提供一种流速调试系统，包括：
管网模型构建模块，用于根据实际船舶管路系统构建管网模型；
数据参数设置模块，用于设置管网模型中的各类部件的数据参数，并将阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数；
计算模块，用于根据数据参数的设置值、流体参数的设置值第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路的流体的第一雷诺数值、流量值以及管网中的最小湍流强度；
数值对比判断模块，用于将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数；
阀门开度计算模块，用于根据阻力系数-阀门开度曲线及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度；
误差计算及判断模块，用于计算实际流量值与第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围。
可选地，数值对比判断模块中还包括：
对比判断模块，用于对第一雷诺数值、最小湍流强度值是否处于预设范围进行判断，当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即判断为第二阀门阻力系数；
试算模块，当对比判断模块判断第一雷诺数值、最小湍流强度值不处于预设范围时，试算模块将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的流量值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。
可选地，流速调试系统还包括：
阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线修正模块，用于根据在实际船舶管路系统中执行最终执行阀门开度时获取的第三阀门阻力系数与雷诺数值，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。
与现有技术相比，本发明所述的用于船舶油系统的流速调试方法及流速调试系统至少具备如下有益效果：
本发明在船舶系统设计阶段，通过管网仿真技术模拟，获取管路系统油流速度并通过计算确定流态，确保所有管路高效高精确度地完成油流串洗，避免后期实船投油串洗周期过长的问题，可为船舶高效生产、安全运行提供指导。在现场实际调试前进行模拟仿真，同时考虑阀门开度和流态对阀门阻力系数影响，给定各手动调控阀门开度参数，保证结果的准确性并对误差作出分析，有利于指导推进现场调试进程。
本发明可在船舶油系统管网设计阶段进行仿真调试，建立阀门开度、流动状态和阻力系数之间的关系，并通过调节阀门开度及单独串洗，保证各管路的油流速度均满足串洗需求。仿真调试输出的阀门开度数据、流阻数据可为后期的现场实际调试提供高准确度的参考，有助于优化船舶系统调试过程，从而缩短调试周期、降低船舶建造成本。
本发明通过仿真模拟调试和后期的实船调试及运行数据相互验证，不断修正、优化计算结果，提高该调试方法的精确性和可靠度，且本发明完整地收集计算与调试流程中的相关数据，并建立数据库，为系统可靠性评估与后续的进一步通用性优化设计提供依据，为船舶生产和运行提供数据支撑和设计指导。
本发明所述的流速调试系统包括上述方法，同样具备上述技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例中所述的用于船舶油系统的流速调试方法的流程图；
图2为本发明实施例中船舶油系统的仿真图；
图3为本发明实施例中所述的用于船舶油系统的流速调试方法的操作步骤图；
图4a为本发明实施例中阀门全开时阻力系数随管内流态(雷诺数Re)变化曲线图；
图4b为本发明实施例中阀门阻力系数随雷诺数和阀门开度变化曲线图；
图5为本发明实施例中用于船舶油系统的流速调试系统的示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
须知，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本实施例提供一种用于船舶油系统的流速调试方法，参照图1，该流速调试方法主要包括：
S1：构建船舶油系统的管网模型，管网模型内包括多种部件，部件中包括管路及阀门；
具体地，构建船舶油系统的管网模型，在本实施例中构建的管网模型如图2所示。该管网模型中包括多种部件，主要部件包括各个管路、管道附件(阀门、三通、弯头、异径等)以及各种设备。同时还需要同步获取并设置管网的边界条件，该边界条件主要是指压力边界或者速度边界。
S2：设置管网模型内各个部件的数据参数以及管网内的流体参数，并将阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数；
具体地，参照图3，设置管网模型内的各个部件参数与流体参数，主要包括管路、管道附件参数、设备进出口参数、泵的性能曲线以及管内流体参数(密度、温度和压力)等。
参照图3，将管网模型内的所有阀门设置为全开状态，使得每个阀门对应的阻力系数最小，并将该最小阀门阻力系数记为第一阀门阻力系数。具体数值可通过程序调取或者由表1获取。
表1截止阀、止回阀和闸阀的阀门最小阻力系数
蝶阀的最下阻力系数可以计算获得。蝶阀的最小阻力系数计算方法如公式(1)所示：
式(1)中:
ξ——蝶阀最小阻力系数；
g——重力加速度(9.81m/s2)；
P2——局部阻力损失压头(Pa)；
V——流速(m/s)。
S3：根据数据参数的设置值、流体参数的设置值、第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路内流体的第一雷诺数值、流量值Q以及管路中的最小湍流强度Imin；
根据步骤S1及步骤S2获取各个部件的数据参数、流体参数以及第一阀门阻力系数，其中的各个部件的数据参数包括泵的参数(特性曲线拟合)、管径、管内粗糙度以及进出口边界参数等，将阀门设置为全开状态，考虑阀门内部流动状态对阀门阻力影响，获取阀门全开时阻力系数(第一阀门阻力系数)随雷诺数Re(管内流态)的变化关系曲线，如图4a所示，进而拟合获取曲线变化关系式，将关系式导入Applied Flow Technology、Flomaster等管网软件，或采用自主仿真软件进行迭代求解，获取各段管路的流量Q，同时获取各段管路的第一雷诺数值Re以及管网中的最小湍流强度Imin。
S4：将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数；
参照图3，将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值、最小湍流强度值是否处于预设范围内。在本实施例中，预设范围Re＞4000且Imin＞1％。需要说明的是，若系统各管路仿真结果均满足Re＞4000，Imin＞1％，表明管内流动均为湍流，实现较理想串洗效果。若不满足该预设范围，表明对应管路管内流动缓慢，固体颗粒等污染物难以随主流移动，可能会导致串洗周期漫长。因此，将预设范围设置在Re＞4000，Imin＞1％的范围内，能够保证船舶油系统的理想串洗效果，并提高串洗的效率。
当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即为第二阀门阻力系数。当第一雷诺数值、最小湍流强度值未处于预设范围内时，将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的雷诺数值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。若试算求解成功，则求解成功的每个阀门的阻力系数即为获取到的每个阀门的第二阀门阻力系数。若试算求解失败，则需要对无法试算成功的管路进行主管和支管的判定，当判定为支管时，则对该支路进行振荡器加装，并重新执行S1；当判定为主管时，需对管路系统进行调整，并重新执行S1；直至获取每个阀门的第二阀门阻力系数。
具体地，将各管路阀门阻力系数设置为自变量，其最小值和最大值由各对应阀门阻力系数可由图4b中获取，将各段管路雷诺数(即目标变量)设置为Re＞4000，Imin＞1％。进而对每个阀门的阻力系数进行求解。若阀门调节成功(即各管路阻力系数求解成功)，则将此时对应的阀门阻力系数记为第二阀门阻力系数。当阀门调节失败(求解失败)时，需进行管路系统调整，包括但不限于对应的管径调节、管路走势调节以及附件如泵等设备的更换等。并且，可以采用现有的商用软件进行试算过程。当管路中的雷诺数Re小于等于4000时，就要把某个或者某些阀门的开度调小，并通过试算或者迭代的方式再次对雷诺数进行计算，当计算的雷诺数都能达到大于4000，同时Imin＞1％，则判断求解成功。如果无论如何调节阀门的开度，雷诺数值及湍流强度值均达不到这个预设范围，那么就需要对达不到预设范围内的管路进行主管和支管的判定。采用相应管路通径DN和油流系统最大管路通径DNmax对管路进行判定，若说明该管路可能为流速低、雷诺数小的支管，可进行振荡器加装，对应管路加装振荡器，以保证小管径内的清洗效果，随后重复步骤S1；若不满足该判定条件，可能为主管路，需进行对应的管路系统调整，便于后续串洗。具体地，管路系统调整包括但不限于对应的管径调节、管路走势调节以及附件如泵等设备的更换等，然后重复步骤S1。
S5：根据阻力系数-阀门开度曲线以及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度。
在步骤S4中获取每个阀门的第二阀门阻力系数，根据现有的阻力系数-阀门开度曲线获取第一阀门开度。
若通过图4b中各阀门阻力系数曲线可获取所有对应阀门开度，则进入步骤S6；若通过4b中各阀门阻力系数曲线存在无法查得对应阀门开度，则需要对达不到预设范围内的管路进行主管和支管的判定。采用相应管路通径DN和油流系统最大管路通径DNmax对管路进行判定，若说明该管路可能为管路流速低、雷诺数小的支管，可进行振荡器加装，对应管路加装振荡器，以保证小管径内的清洗效果，随后重复步骤S1；若不满足该判定条件，可能为主管路，需进行对应的管路系统调整，便于后续串洗。具体地，管路系统调整包括但不限于对应的管径调节、管路走势调节以及附件如泵等设备的更换等，然后重复步骤S1。
S6：将第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中，获取实际流量值；
当现场阀门是有开度指示的阀门时，根据仿真计算获取的阀门开度(0-100％开度)进行开度输出；当现场阀门是无开度指示的阀门时，为便于现场操作，将获取的阀门开度近似转换为1/4开度、1/2开度、3/4开度和全开进行开度输出，读取并记录管路流量的实际流量值Qr。
S7：计算实际流量值与第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围；将处于预设误差范围内的实际流量值所对应的阀门开度作为最终执行阀门开度。
将实际流量值Qr与相应管段的模型流量值Q进行对比分析，判断是否满足 当误差值处于误差范围内时，第一阀门开度为最终执行阀门开度。当误差值不处于误差范围时，对管路模型内管路、管道附件以及设备的数据参数进行修正，并重新执行步骤S1～S7，直至误差值处于误差范围内时，获取第二阀门开度，并作为最终执行阀门开度。具体地，参照图3，对不满足误差范围的数据进行录入①，以备误差分析。并对计算模型中的设备参数与流体参数进行修正，得到新的计算模型，并返回步骤S2。对满足误差范围的数据进行录入②，以备误差分析。
在步骤S6之后，还包括：对实际船舶管道系统中设置的滤器前后的压力进行测量，当滤器前后压差Δp在预设压差范围时，则进行步骤S7。当滤器前后压差Δp不处于预设压差范围时，则需要对管网系统进行调整和更换，并重新进入步骤S1。在本实施例中，预设压差范围Δp小于或等于100pa。
在步骤S7步骤之后，还包括：在实际船舶管道系统中执行最终执行阀门开度，并获取实际阻力系数，并记为第三阀门阻力系数。根据最终执行阀门开度、雷诺数值与第三阀门阻力系数，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。通过设置在实际船舶管道系统中的压力传感器的压差读数△P计算第三阀门阻力系数。进而修正并优化阀门开度、雷诺数及阻力系数之间的关系曲线，如图4b所示。需要说明的是，图4a和图4b中的流阻系数与阻力系数为同一概念，为了产生误解，在此进行说明。其中，可以根据公式对第三阀门阻力系数进行求解，公式中的△P为压力传感器读数，ρ为流体密度，v为流速，ξ为阻力系数。
输出调试结果，包括所有管路的雷诺数和阀门开度，并对数据进行录入③。结合数据录入①、数据录入②以及数据录入③进行误差分析，系统长期运行后可以整理分析得到数据如表2-表4所示。
表2有效输出置信度
误差区间 ≤2％ ≤5％ ≤8％ ≤20％
置信度 X1 X2 X3 X4
注：X1＝(误差值≤2％的次数)/(误差值≤20％的次数)；
X2＝(误差值≤5％的次数)/(误差值≤20％的次数)；
X3＝(误差值≤8％的次数)/(误差值≤20％的次数)；
X4＝(误差值≤20％的次数)/(误差值≤20％的次数)，X4＝100％。
表3流量计算结果输出统计
注：X5＝有效次数/(有效次数+无效次数)；
X6＝无效次数/(有效次数+无效次数)；
当时判断为有效，当时判断为无效。
表4雷诺数计算结果输出统计
输出结果 ≤20％ ＞20％
比例 X7 X8
注：X7＝误差值小于等于20％的次数/总的次数；
X8＝误差值大于20％的次数/总的次数。
根据有效输出置信度与计算结果输出统计结果，可为系统可靠性评估与后续的进一步通用性优化设计提供依据。在通过大量数据采集与训练之后，模型能够实现管网系统的高效准确调试。
说明：上述发明方案中的取值范围及相关数值(如无开度指示阀门的开度近似转换值等)仅为示例性的，并非用于限定其数值范围。
本实施例还提供一种流速调试系统，参照图5，该流量调试系统包括管网模型构建模块、数据参数设置模块、计算模块、数值对比判断模块、阀门开度计算模块以及误差计算及判断模块。管网模型构建模块用于根据实际船舶管路系统构建管网模型。数据参数设置模块用于设置管网模型中的各类部件的数据参数，并将阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数。计算模块用于根据所述数据参数的设置值、所述流体参数的设置值第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路的流体的第一雷诺数值、流量值以及管网中的最小湍流强度。数值对比判断模块用于将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数。阀门开度计算模块用于根据阻力系数-阀门开度曲线及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度。误差计算及判断模块用于计算所述实际流量值与所述第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围。
可选地，数值对比判断模块中还包括对比判断模块以及试算模块。对比判断模块用于对第一雷诺数值、最小湍流强度值是否处于预设范围进行判断，当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即判断为第二阀门阻力系数。当所述对比判断模块判断第一雷诺数值、最小湍流强度值不处于预设范围时，所述试算模块将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的流量值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。
可选地，流速调试系统还包括阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线修正模块，阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线修正模块，用于根据在实际船舶管路系统中执行所述最终执行阀门开度时获取的第三阀门阻力系数与雷诺数值，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。
综上，本发明可在船舶油系统管网设计阶段进行仿真调试，建立阀门开度、流动状态和阻力系数之间的关系，并通过调节阀门开度及单独串洗，保证各管路的油流速度均满足串洗需求。仿真调试输出的阀门开度数据、流阻数据可为后期的现场实际调试提供高准确度的参考，有助于优化船舶系统调试过程，从而缩短调试周期、降低船舶建造成本。
本发明通过仿真模拟调试和后期的实船调试及运行数据相互验证，不断修正、优化计算结果，提高该调试方法的精确性和可靠度，且本发明完整地收集计算与调试流程中的相关数据，并建立数据库，为系统可靠性评估与后续的进一步通用性优化设计提供依据，为船舶生产和运行提供数据支撑和设计指导。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种用于船舶油系统的流速调试方法，其特征在于，包括：
S1：构建船舶油系统的管网模型，所述管网模型内包括多种部件，所述部件中包括管路及阀门；
S2：设置管路模型内多种所述部件的数据参数及管网内的流体参数，并将所述阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数；
S3：根据所述数据参数的设置值、所述流体参数的设置值、第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路内流体的第一雷诺数值、流量值以及管路中的最小湍流强度；
S4：将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数；
S5：根据阻力系数-阀门开度曲线以及所述第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度；
S6：将所述第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中，获取实际船舶管路系统中的实际流量值；
S7：计算所述实际流量值与所述第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围；将处于预设误差范围内的实际流量值所对应的阀门开度作为最终执行阀门开度。
2.根据权利要求1所述的流速调试方法，其特征在于，在判断第一雷诺数值、最小湍流强度是否处于预设范围内的步骤中，包括：
当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即为第二阀门阻力系数；
当第一雷诺数值、最小湍流强度值未处于预设范围内时，将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的雷诺数值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。
3.根据权利要求2所述的流速调试方法，其特征在于，在根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数的步骤中，包括：
若试算求解成功，则求解成功的每个阀门的阻力系数即为获取到的每个阀门的第二阀门阻力系数；
若试算求解失败，则需要对无法试算成功的管路进行主管和支管的判定，当判定为支管时，则对该支路进行振荡器加装，并重新执行S1；当判定为主管时，需对管路系统进行调整，并重新执行S1；直至获取每个阀门的第二阀门阻力系数。
4.根据权利要求1所述的流速调试方法，其特征在于，在根据阻力系数-阀门开度曲线以及所述第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度的步骤中，还包括：
当根据阻力系数-阀门开度曲线、第二阀门阻力系数无法查到阀门开度时，则需要对无法查到阀门开度的管路进行主管和支管的判定，当判定为支管时，则对该支路进行振荡器加装，并重新执行S1；当判定为主管时，需对管路系统进行调整，并重新执行S1。
5.根据权利要求1所述的流速调试方法，其特征在于，将所述第一阀门开度应用于实际船舶管道系统中的步骤之后，还包括：
对实际船舶管道系统中设置的滤器前后的压力进行测量，当滤器前后压差Δp在预设压差范围时，则进行步骤S7；
当滤器前后压差Δp不处于预设压差范围时，则需要对管网系统进行调整和更换，并重新进入步骤S1。
6.根据权利要求1所述的流速调试方法，其特征在于，在判断误差值是否处于预设误差范围的步骤中，还包括：
当误差值处于误差范围内时，所述第一阀门开度为最终执行阀门开度；
当误差值不处于误差范围时，对管路模型内管路、管道附件以及设备的数据参数进行修正，并重新执行步骤S1～S7，直至误差值处于误差范围内时，获取第二阀门开度，并作为最终执行阀门开度。
7.根据权利要求1所述的流速调试方法，其特征在于，在将处于预设误差范围内的实际流量值所对应的阀门开度作为最终执行阀门开度的步骤之后，还包括：
在实际船舶管道系统中执行所述最终执行阀门开度，并获取实际阻力系数，并记为第三阀门阻力系数，同时获取此时的雷诺数值；
根据最终执行阀门开度、第三阀门阻力系数与雷诺数值，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。
8.根据权利要求7所述的流速调试方法，其特征在于，在获取第三阀门阻力系数的步骤中，还包括：
通过设置在实际船舶管道系统中的压力传感器的压差读数计算第三阀门阻力系数。
9.一种流速调试系统，其特征在于，包括：
管网模型构建模块，用于根据实际船舶管路系统构建管网模型；
数据参数设置模块，用于设置管网模型中的各类部件的数据参数，并将阀门的阻力系数设置为最小，此时阀门对应的阻力系数为第一阀门阻力系数；
计算模块，用于根据所述数据参数的设置值、所述流体参数的设置值第一阀门阻力系数以及第一阀门阻力系数-雷诺数的关系曲线，计算每段管路的流体的第一雷诺数值、流量值以及管网中的最小湍流强度；
数值对比判断模块，用于将第一雷诺数值、最小湍流强度与预设范围进行对比，判断第一雷诺数值与最小湍流强度值是否处于预设范围内，根据处于预设范围内的第一雷诺数值、最小湍流强度值获取每个阀门的第二阀门阻力系数；
阀门开度计算模块，用于根据阻力系数-阀门开度曲线及第二阀门阻力系数，获取第一阀门开度；
误差计算及判断模块，用于计算所述实际流量值与所述第一阀门开度所对应的模型流量值之间的误差值，判断误差值是否处于预设误差范围。
10.根据权利要求9所述的流速调试系统，其特征在于，所述数值对比判断模块中还包括：
对比判断模块，用于对第一雷诺数值、最小湍流强度值是否处于预设范围进行判断，当第一雷诺数值、最小湍流强度值处于预设范围内时，第一阀门阻力系数即判断为第二阀门阻力系数；
试算模块，当所述对比判断模块判断第一雷诺数值、最小湍流强度值不处于预设范围时，所述试算模块将各管路的雷诺数值、湍流强度值设置在预设范围内，将设置在预设范围内的流量值定义为第二雷诺数值，根据第二雷诺数值、湍流强度值试算每个阀门的第二阀门阻力系数。
11.根据权利要求9所述的流速调试系统，其特征在于，所述流速调试系统还包括：
阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线修正模块，用于根据在实际船舶管路系统中执行所述最终执行阀门开度时获取的第三阀门阻力系数与雷诺数值，对阻力系数-雷诺数-阀门开度曲线进行修正。
CN202310790330.4A 2023-06-29 2023-06-29 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统 Pending CN116812102A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310790330.4A CN116812102A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310790330.4A CN116812102A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116812102A true CN116812102A (zh) 2023-09-29

Family

ID=88127095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310790330.4A Pending CN116812102A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116812102A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119146269A (zh) * 2024-11-20 2024-12-17 温州合力自动化仪表有限公司 应用于船舶电动控制阀执行器的智能控制方法
CN120217670A (zh) * 2025-03-11 2025-06-27 青岛众合美联精工机械有限公司 基于三维仿真模型的蝶阀结构优化设计方法及系统
CN121070071A (zh) * 2025-11-05 2025-12-05 展旭德自控阀门有限公司 一种基于气液联动的液压控制系统和方法
CN121070071B (zh) * 2025-11-05 2026-02-03 展旭德自控阀门有限公司 一种基于气液联动的液压控制系统和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2642338A1 (fr) * 1989-01-27 1990-08-03 Pannenborg Jens Procede et dispositif de nettoyage des systemes de tuyauteries et de regulation de leurs pressions
US20110214757A1 (en) * 2010-03-05 2011-09-08 Surpass Industry Co., Ltd. Pressure sensor, pressure-differential flow rate meter, and flow rate controller
CN113065262A (zh) * 2021-04-30 2021-07-02 中国石油大学(北京) 一种节水管路及其设计方法和控制装置
CN113297752A (zh) * 2021-06-22 2021-08-24 国网上海市电力公司 一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法
US20220001428A1 (en) * 2018-11-15 2022-01-06 Ocean Team Group A/S Method of back-pulse flushing clogged pipes, for example in a hydraulic pipe system
CN114186512A (zh) * 2021-12-10 2022-03-15 哈尔滨工程大学 一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法
CN218371730U (zh) * 2022-09-26 2023-01-24 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司 流体灌装容量控制系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2642338A1 (fr) * 1989-01-27 1990-08-03 Pannenborg Jens Procede et dispositif de nettoyage des systemes de tuyauteries et de regulation de leurs pressions
US20110214757A1 (en) * 2010-03-05 2011-09-08 Surpass Industry Co., Ltd. Pressure sensor, pressure-differential flow rate meter, and flow rate controller
US20220001428A1 (en) * 2018-11-15 2022-01-06 Ocean Team Group A/S Method of back-pulse flushing clogged pipes, for example in a hydraulic pipe system
CN113065262A (zh) * 2021-04-30 2021-07-02 中国石油大学(北京) 一种节水管路及其设计方法和控制装置
CN113297752A (zh) * 2021-06-22 2021-08-24 国网上海市电力公司 一种基于水试验的波纹管压降性能验证方法
CN114186512A (zh) * 2021-12-10 2022-03-15 哈尔滨工程大学 一种船舶润滑油管路流通能力及润滑油流量的计算方法
CN218371730U (zh) * 2022-09-26 2023-01-24 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司 流体灌装容量控制系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119146269A (zh) * 2024-11-20 2024-12-17 温州合力自动化仪表有限公司 应用于船舶电动控制阀执行器的智能控制方法
CN120217670A (zh) * 2025-03-11 2025-06-27 青岛众合美联精工机械有限公司 基于三维仿真模型的蝶阀结构优化设计方法及系统
CN121070071A (zh) * 2025-11-05 2025-12-05 展旭德自控阀门有限公司 一种基于气液联动的液压控制系统和方法
CN121070071B (zh) * 2025-11-05 2026-02-03 展旭德自控阀门有限公司 一种基于气液联动的液压控制系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116812102A (zh) 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统
CN111767663A (zh) 一种基于cfd仿真的阀门流量系数便捷计算方法
CN113792443A (zh) 通风系统管网水力平衡的分析方法、管网设计和调节方法
CN107014449A (zh) 修正泵站流量测量结果的方法
CN107014451A (zh) 基于广义回归神经网络推测超声波流量传感器系数的方法
Yin et al. Comparison and analysis of energy loss and flow characteristics of T-junctions via secondary flow and entropy production
Tian et al. A low-resistance local component design method based on biomimicry and a random forest model: A pipe elbow case study
CN116812101A (zh) 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统
CN211015169U (zh) 一种管道汇流液体温度的控制系统
CN111125867B (zh) 基于混沌粒子群的化工生产管道实时瞬态模型的建立及计算方法
CN111563332B (zh) 基于夜间调压实测的城镇供水管网漏失定位方法
CN117454582A (zh) 一种机理和优化算法相结合的系统级孪生模型初始化方法
CN113341694B (zh) 一种流量控制阀控制策略的等效验证系统及方法
CN110953697A (zh) 基于Modelica的空调风系统初平衡调试方法
CN115310234A (zh) 一种重型燃机燃料系统阀组特性仿真方法和装置
CN108280300B (zh) 基于计算流体力学的大数据流量计开发方法
CN116841326A (zh) 一种用于船舶油系统的流速调试方法及系统
CN118244622B (zh) 一种通过调节阀门开度自动调流调压的方法
CN108506622B (zh) 一种基于弧形导流片的低阻力三通构件
CN114471927B (zh) 一种磨煤机入口一次风门开度控制方法
CN117302452B (zh) 一种用于船舶冷却水系统的流量调试方法及系统
CN109212998B (zh) 一种核电厂止回阀不同流量工况流阻系数模拟方法及系统
WO2024259870A1 (zh) 基于用户供应测试的管网输气配送优化设计方法及系统
CN116305608A (zh) 一种考虑入口管路的三通弹簧阀阀芯动力学数值模拟研究方法
CN116820152B (zh) 一种用于船舶冷却水系统的流量调试方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination