燃油监测管路压力波动问题解决方案

吕绪锐 郭志耘

摘 要：根据部分船厂和船东反馈，某型柴油发电机组在运行中，存在燃油压力波动大的现象，燃油压力表指针摆动频率高、幅度大，压力传感器监测压力曲线也呈明显波动，造成压力表、压力传感器和压差开关频繁损坏。为此，对燃油压力波动产生原因进行了一系列分析和测试后，在燃油管路检测管路上设计了一套燃油压力缓冲装置，通过验证，该设计可有效消除燃油检测管路上的压力波动。

关键词：燃油压力波动;检测管路;压力缓冲器

1 柴油发电机组燃油管路压力波动产生的原因分析

柴油发电机组燃油压力波动的产生主要有两种原因，一种是外部燃油压力波动引起。部分船厂在设计燃油压力管路时，主机和发电机组共用一套供油单元，当主机和发电机组同时运行时，由于主机高频率消耗总管上的燃油，导致外部管路燃油进入柴油机前已出现波动大的情况;另一种是由于发电机组本身高压油泵周期性向柴油机气缸内供油，引起柴油机流量脉冲波动。船厂在外部燃油管路上已安装燃油压力调节阀，但是效果不明显，为此有必要在柴油机燃油压力监测管路上设计压力缓冲器加装方案，以保护压力表、压力传感器及压差开关。

2 燃油压力缓冲器设计原理

压力缓冲器是压力脉动衰减器的一种。压力脉动衰减器可以分为主动式和被动式，其中被动式又可分为阻性衰减器和抗性衰减器，阻性衰减器通过能量的吸收或反射来缓和压力脉动，抗性衰减器利用波的谐振和干涉来降低压力脉动。

图1所示为阻性脉动衰减器：它通过衰减系数较大的阻尼材料，如石棉、橡胶等（如图1 （a）所示），或者孔板（如图1（b）所示）以形成较大的摩擦，把压力或流量脉动的能量通过摩擦转化为热量来降低压力和流量脉动。后者采用孔板可实现消振，但这种结构的节流损失比较大，较少使用。

图2所示为串联谐振型脉动衰减器，属于抗性脉动衰减器。当脉动的流量进入容腔时，由于突扩管的作用，多余的脉动流量使流体压缩，当脉动流量低于平均流量时，则由容腔中的流体释放一部分，以此降低脉动。这种衰减器适合降低高频脉动，其中K型衰减器（如图2 （c）所示）应用效果最好。

图3所示为分支谐振型脉动衰减器，原理是利用衰减器结构使流体产生谐振，从而抵消或吸收某个频率的波动。其中图c中H型衰减器由于结构简单，衰减效果较好，应用比较广泛。一些学者在H型的基础上研究出了结构更复杂，工作频带更宽的复合H型衰减器，如图d、e所示。

图4所示为消振式蓄能器，主要是利用气体或者是弹簧来平衡压力波动。

综合以上各种设计，目前滤芯最佳效果的压力缓冲器是将图2中b、k两种形式相结合。缓冲器内部用两块带截留孔的圆板将缓冲器分成三个空间，并且空间逐渐增大，当燃油压力波动时，主要靠節流孔和上层空间中存有的空气来抵消部分压力冲击。

3 新设计燃油压力缓冲器形式

如图所示，该压力缓冲器内部又两个孔板隔成三个空间，且空间容积逐渐增大。当燃油进入缓冲器，首先，节流孔能过滤部分的压力脉冲冲击;其次，由于空间的递增，能给压力波动起到一定的缓冲作用;另外燃油出口处的螺纹接头部分是深入容器中的，这样能够保证缓冲器中能保存一定量的空气，可以起到一定的缓冲作用。

4 新设计燃油压力缓冲器实船验证

根据某船厂反馈，其建造的63500DWT散货船柴油机发电机组，在试航过程中，发电机组燃油压力大，燃油压力表摆幅大，频率高，燃油压力表和压力传感器已损坏数只。针对该问题，对所有柴油机燃油监测系统加装了新设计的燃油压力缓冲器，并对2#和3#柴油机的加装前后燃油压力进行记录，作对比试验。

通过表1和图6-9的记录可以看出，加装压力缓冲器后，燃油压力波动有了很明显的改善，压力波动的范围和频率都大大的减小，且在可接受的范围之内，使得该问题得以妥善解决。

结论

燃油系统作为柴油机做功关键系统之一，压力为最重要的参数，需要通过压力表，压力传感器以及压力开关进行监测。压力的高幅度以及高频率波动，会对监测设备产生很大的冲击，对监测设备的使用寿命产生很大的影响。通过加装该缓冲器，柴油机燃油监测系统压力波动问题得到了有效解决，大大的降低了我司柴油机燃油压力管路上的压力表、压力传感器和压差开关的损坏率。

参考文献：

[1] 王占林. 飞机高压液压能源系统.北京：北京航空航天大学出版社，2004

[2] MAN Diesel&Turbo. Instruction Manual，2012

作者简介：

吕绪锐（1985—），男，汉族，江苏镇江人，本科，工程师，从事项目管理方向研究;

郭志耘（1983—），女，汉族，河南洛阳人，本科，工程师，从事项目管理方向研究。