大功率氣體發(fā)動機性能提升研究.pdf

1、本文主要以12V190天然氣發(fā)動機為研究對象，通過對國內(nèi)外大功率氣體發(fā)動機市場需求、研發(fā)應用狀況以及關(guān)鍵技術(shù)特點進行綜合分析，進而對影響發(fā)動機性能的主要系統(tǒng)（如增壓系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)）進行理論計算分析，并分別通過整機模擬計算和實驗室試驗驗證的方法進行氣體機性能指標預測和驗證。通過對12V190大功率天然氣發(fā)動機主要系統(tǒng)優(yōu)化匹配、整機性能仿真進行初步分析，對該氣體機所能達到的性能指標如最高爆發(fā)壓力、最大持續(xù)功率和

2、熱效率進行預估評價，從而提出了整機功率提高和性能提升的有效技術(shù)途徑以及方案合理性，并通過臺架試驗的方法驗證了優(yōu)化匹配后的天然氣發(fā)動機性能提升實際效果。
　　為了實現(xiàn)大功率氣體發(fā)動機的功率和性能提升到預期目標，且能滿足更高排放的要求，本文提出了12V190天然氣發(fā)動機功率及性能指標提升的主要技術(shù)途徑和可行性技術(shù)方案措施，論文主要開展的工作內(nèi)容如下:
　　1)通過重新進行渦輪增壓器匹配計算，選擇品質(zhì)較好的渦輪增壓器公司進行增壓器

3、選型匹配，使新選配的高效增壓器能夠滿足性能提升后高功率、高性能的發(fā)動機運行要求，并使增壓器綜合效率達到最高。
　　2)重新匹配中冷器，采用二級中冷技術(shù)使增壓后的氣體二次深化冷卻，即通過利用高溫冷卻水對增壓后混合氣體進行初步冷卻，再通過低溫冷卻水對初次冷卻的混合氣體進行深度冷卻，從而有效降低中冷氣體后的溫度，實現(xiàn)發(fā)動機進氣充量增加，進而促使功率提高，并抑制爆震現(xiàn)象出現(xiàn)，從而降低氮氧化物的排放。
　　3)對增壓中冷進排氣系統(tǒng)整體

4、結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化布置，使該氣體機的進氣、排氣系統(tǒng)更加通暢、合理，以滿足發(fā)電機組運行工況要求，并考慮整機布置的緊湊性和美觀性，進行合理優(yōu)化布置。
　　對氣體機進氣結(jié)構(gòu)參數(shù)進行計算分析，得到最佳的進氣結(jié)構(gòu)參數(shù);對排氣系統(tǒng)，包括排氣支管、排氣引射角度、排氣引射收縮口直徑和排氣總管進行計算評估，得到最佳的排氣結(jié)構(gòu)型式及其參數(shù)。
　　4)重新進行配氣相位的參數(shù)確定，并通過GT-VTRAIN軟件設計匹配性能提升氣體機的進排氣凸輪型線，提高進

5、排氣氣門的豐滿系數(shù)，進一步提高發(fā)動機的充氣效率。
　　5)整機模擬計算，通過GT-POWER仿真計算軟件對優(yōu)化匹配后發(fā)動機建模仿真分析，進一步通過軟件手段預測和驗證新匹配的發(fā)動機，其性能指標是否達到設計要求，判斷其技術(shù)方案的是否合理正確。
　　6)首臺樣機性能試驗，通過樣機試制以及實驗室起動試驗、磨合試驗、性能測試（如:不同壓縮比試驗、不同火花塞試驗、最佳點火提前角試驗、突加負荷試驗、增壓匹配試驗）等試驗項目，進一步檢驗其發(fā)