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摘 要：为了提高尾气抽排的效率，提出一种基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计方法，分析管路系统模型，在供、回油总管中设置一个旁路阀，根据循环旁路管道的热负荷变化对尾气进行差压分流控制，采用盘管定流装置避免系统内管线因急剧受热导致气路堵塞、循环不畅，实现尾气抽排系统优化设计。采用空气试压方法进行实验测试分析，结果表明，采用该方法进行尾气抽排，尾气的分流控制效果较好，尾气抽净率得到提升。
关键词：差压分流控制 尾气抽排系统 气路
一、引言
尾气是发动机、锅炉等受热装置和动力装置进行燃料燃烧后产生的剩余气体，尾气抽排不干净将会对发动机等机电设备装置自身的动力合成、热量输出等性能产生巨大影响，同时也会对空气环境造成危害，研究尾气抽排装置优化设计及控制方法，对解决发动机等机械设备的动力优化问题以及环境保护问题等方面具有积极重要的现实意义。在尾气抽排过程中，受到动力装置压缩机的功率、燃料的喘振点以及供气流量等因素的影响，发动机进气介质温度及流速的差异性导致进气压力和温度不一致，从而形成进出气口的差异，导致尾气抽排难度较大，影响压缩机的稳定运行。传统方法中对尾气抽排设计采用的是循环泵强制循环抽排方法，系统存在抽排的净度不高，系统的稳定性不好等问题。对此，本文提出一种基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计方法，实现尾气抽排装置的优化设计，得出有效性结论。
二、尾气抽排系统的管路设计
为了实现基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计，需要首先分析尾气抽排系统的管路结构模型，进行抽排系统的配管分析，本文研究的尾气系统产生于某大型动力机车，机车的发动机采用二级压缩机形式进行动力总成设计，尾气抽排的配管采用5倍直径长度（即5DN）的直管构成，进气平均速度设定为17～20m/s，前直管段长度为8.00m，压缩机一级进口采用补强圈进行密封设计，补强圈标准按照JB/T4736-2002来选取，尾气抽排的辅路管道的公称直径大于或等于25mm，封头补强圈小于或等于1.5δn，根据上述设计规范，构建尾气抽排的配管模型如图1所示。
（a）发动机尾气抽排的一级管路出入口配管。
（b）发动机尾气抽排的二级管路出入口配管。
三、尾气抽排的差压分流控制
以上述构造的尾气抽排系统管道模型为研究对象，进行尾气抽排的差压分流控制，分析管道内气体的温度、压力对抽排效益的影响，阀门和管道经过试压后进行抽排实验分析，假设抽排系统的直管段不得小于3倍公称直径，封头等环焊缝的空气压缩比满足≥0.01，其中由以下关系得出： （1）
式中：q——尾气差压控制固-液两相流的压差力，单位；
p1——抽排管道的入口静压力，单位Psi；
V——尾气中的颗粒沉降速度，单位，；
R——沉降阻力系数，；
T——发动机车的空气吸入管道的入口温度，R=1.8×（摄氏温度+273.15）；
Z——尾气输出管道出口的气体压缩因子。
根据气体抽排输出惯导封头的厚度和压强，在气体分布的流场中规定一个应力作为差压分流控制系数，，其中值为最小屈服强度，为热负荷。根据动力输出设备的热负荷大小，设置网络循环泵进行尾气的差异分流循环抽排，在抽排输出系统的剪力、弯矩和扭矩确定的情况下，当一级压缩机输出管道的工作粘度满足，管道的二次应力的应力屈服强度满足即；考虑尾气排放系统中受到胶（焦）质状物质会粘附的影响，液相炉运行中压力差约束参量模型为： 。其中，与之和，表示高粘度附着物质的出口应力，MPa；表示最低溫度条件下尾气抽排的纵向应力，单位为MPa；为尾气抽排的二次应力，MPa；为导热油分解的应力范围；为尾气排放管道在20℃时的许用应力，MPa；为边界超温差压强度，MPa。尾气抽排的出口流速达到1.52～3.24m/s，固相输送的雷诺数2312 式中：-为尾气中颗粒悬浮物的附着比；
-尾气抽排泵注的排量，；
-尾气排放系统的管高，；
-泵入流量，；
-抽排泵内的差压压力，。
四、抽排系统装置的关键技术
在上述构建了差压分流控制下的尾气抽排系统设计基础上，进行抽排系统的安装关键技术分析与设计，在压缩机进气直管段根据ASM标准设计一个膨胀罐作为尾气输出压力集成的封闭容器，采用高温氧化供热方法生成差压压力，在供、回油总管中设置一个旁路阀，设计时应将高温状态下的气体通过氧化处理，设氮封保护并进入脱气过程。为了避免尾气中的悬浮颗粒物质与空气的接触产生巡回压力，采取闭式循环方法进行循环流量调节，维持炉内盘管的差压压力，便于实现尾气的分流控制。在此基础上，根据循环旁路管道的热负荷变化对尾气进行差压分流控制。在尾气抽排的循环系统中，采用盘管定流装置避免系统内管线因急剧受热导致气路堵塞、循环不畅，在工艺主体装置允许的条件下，将系统管路中设置的油气分离器，将温度升到100℃以上，保持抽排泵中的尾气气体的流动速率，每次升温以前，要注意打开辅助排气阀，避免出现积碳，提高尾气排场的输出流量。
五、结语
本文提出一种基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计方法，通过对尾气抽排的管路分析设计、差压分流控制模型设计和装置关键技术分析，实现系统优化设计，研究得知，采用本文方法进行尾气抽排的效果较好，抽排更干净彻底。
参考文献：
[1]陆兴华， 彭意达. 智能汽车防撞系统中的电力控制优化[J]. 电力与能源，2015，36（4）： 482-486.
[2]张冀，徐科军. 自动生成转速参考曲线的电动执行器定位方法[J]. 电子测量与仪器学报 ， 2014，28（11）：1222-1234.
作者简介：程琼（1987.02—）男，硕士研究生，助教，杭州职业技术学院。通讯作者。研究方向：汽车制造技术、汽车专业职业教育。杨立峰（1971.03—）男，工学学士学位，高级工程师，杭州市“西湖鲁班” 技能大师。研究方向：汽车制造技术、汽车新能源技术应用、汽车专业职业教育。
※基金项目：校级教师企业工程项目（无编号）课题名称：上汽无锡总装二车间尾排设备调试安装项目.
关键词：差压分流控制 尾气抽排系统 气路
一、引言
尾气是发动机、锅炉等受热装置和动力装置进行燃料燃烧后产生的剩余气体，尾气抽排不干净将会对发动机等机电设备装置自身的动力合成、热量输出等性能产生巨大影响，同时也会对空气环境造成危害，研究尾气抽排装置优化设计及控制方法，对解决发动机等机械设备的动力优化问题以及环境保护问题等方面具有积极重要的现实意义。在尾气抽排过程中，受到动力装置压缩机的功率、燃料的喘振点以及供气流量等因素的影响，发动机进气介质温度及流速的差异性导致进气压力和温度不一致，从而形成进出气口的差异，导致尾气抽排难度较大，影响压缩机的稳定运行。传统方法中对尾气抽排设计采用的是循环泵强制循环抽排方法，系统存在抽排的净度不高，系统的稳定性不好等问题。对此，本文提出一种基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计方法，实现尾气抽排装置的优化设计，得出有效性结论。
二、尾气抽排系统的管路设计
为了实现基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计，需要首先分析尾气抽排系统的管路结构模型，进行抽排系统的配管分析，本文研究的尾气系统产生于某大型动力机车，机车的发动机采用二级压缩机形式进行动力总成设计，尾气抽排的配管采用5倍直径长度（即5DN）的直管构成，进气平均速度设定为17～20m/s，前直管段长度为8.00m，压缩机一级进口采用补强圈进行密封设计，补强圈标准按照JB/T4736-2002来选取，尾气抽排的辅路管道的公称直径大于或等于25mm，封头补强圈小于或等于1.5δn，根据上述设计规范，构建尾气抽排的配管模型如图1所示。
（a）发动机尾气抽排的一级管路出入口配管。
（b）发动机尾气抽排的二级管路出入口配管。
三、尾气抽排的差压分流控制
以上述构造的尾气抽排系统管道模型为研究对象，进行尾气抽排的差压分流控制，分析管道内气体的温度、压力对抽排效益的影响，阀门和管道经过试压后进行抽排实验分析，假设抽排系统的直管段不得小于3倍公称直径，封头等环焊缝的空气压缩比满足≥0.01，其中由以下关系得出： （1）
式中：q——尾气差压控制固-液两相流的压差力，单位；
p1——抽排管道的入口静压力，单位Psi；
V——尾气中的颗粒沉降速度，单位，；
R——沉降阻力系数，；
T——发动机车的空气吸入管道的入口温度，R=1.8×（摄氏温度+273.15）；
Z——尾气输出管道出口的气体压缩因子。
根据气体抽排输出惯导封头的厚度和压强，在气体分布的流场中规定一个应力作为差压分流控制系数，，其中值为最小屈服强度，为热负荷。根据动力输出设备的热负荷大小，设置网络循环泵进行尾气的差异分流循环抽排，在抽排输出系统的剪力、弯矩和扭矩确定的情况下，当一级压缩机输出管道的工作粘度满足，管道的二次应力的应力屈服强度满足即；考虑尾气排放系统中受到胶（焦）质状物质会粘附的影响，液相炉运行中压力差约束参量模型为： 。其中，与之和，表示高粘度附着物质的出口应力，MPa；表示最低溫度条件下尾气抽排的纵向应力，单位为MPa；为尾气抽排的二次应力，MPa；为导热油分解的应力范围；为尾气排放管道在20℃时的许用应力，MPa；为边界超温差压强度，MPa。尾气抽排的出口流速达到1.52～3.24m/s，固相输送的雷诺数2312
-尾气抽排泵注的排量，；
-尾气排放系统的管高，；
-泵入流量，；
-抽排泵内的差压压力，。
四、抽排系统装置的关键技术
在上述构建了差压分流控制下的尾气抽排系统设计基础上，进行抽排系统的安装关键技术分析与设计，在压缩机进气直管段根据ASM标准设计一个膨胀罐作为尾气输出压力集成的封闭容器，采用高温氧化供热方法生成差压压力，在供、回油总管中设置一个旁路阀，设计时应将高温状态下的气体通过氧化处理，设氮封保护并进入脱气过程。为了避免尾气中的悬浮颗粒物质与空气的接触产生巡回压力，采取闭式循环方法进行循环流量调节，维持炉内盘管的差压压力，便于实现尾气的分流控制。在此基础上，根据循环旁路管道的热负荷变化对尾气进行差压分流控制。在尾气抽排的循环系统中，采用盘管定流装置避免系统内管线因急剧受热导致气路堵塞、循环不畅，在工艺主体装置允许的条件下，将系统管路中设置的油气分离器，将温度升到100℃以上，保持抽排泵中的尾气气体的流动速率，每次升温以前，要注意打开辅助排气阀，避免出现积碳，提高尾气排场的输出流量。
五、结语
本文提出一种基于差压分流控制的尾气抽排系统优化设计方法，通过对尾气抽排的管路分析设计、差压分流控制模型设计和装置关键技术分析，实现系统优化设计，研究得知，采用本文方法进行尾气抽排的效果较好，抽排更干净彻底。
参考文献：
[1]陆兴华， 彭意达. 智能汽车防撞系统中的电力控制优化[J]. 电力与能源，2015，36（4）： 482-486.
[2]张冀，徐科军. 自动生成转速参考曲线的电动执行器定位方法[J]. 电子测量与仪器学报 ， 2014，28（11）：1222-1234.
作者简介：程琼（1987.02—）男，硕士研究生，助教，杭州职业技术学院。通讯作者。研究方向：汽车制造技术、汽车专业职业教育。杨立峰（1971.03—）男，工学学士学位，高级工程师，杭州市“西湖鲁班” 技能大师。研究方向：汽车制造技术、汽车新能源技术应用、汽车专业职业教育。
※基金项目：校级教师企业工程项目（无编号）课题名称：上汽无锡总装二车间尾排设备调试安装项目.