大功率氣體發(fā)動機(jī)性能提升研究.pdf

1、本文主要以12V190天然氣發(fā)動機(jī)為研究對象，通過對國內(nèi)外大功率氣體發(fā)動機(jī)市場需求、研發(fā)應(yīng)用狀況以及關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而對影響發(fā)動機(jī)性能的主要系統(tǒng)（如增壓系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)）進(jìn)行理論計(jì)算分析，并分別通過整機(jī)模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)驗(yàn)證的方法進(jìn)行氣體機(jī)性能指標(biāo)預(yù)測和驗(yàn)證。通過對12V190大功率天然氣發(fā)動機(jī)主要系統(tǒng)優(yōu)化匹配、整機(jī)性能仿真進(jìn)行初步分析，對該氣體機(jī)所能達(dá)到的性能指標(biāo)如最高爆發(fā)壓力、最大持續(xù)功率和

2、熱效率進(jìn)行預(yù)估評價，從而提出了整機(jī)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(yàn)的方法驗(yàn)證了優(yōu)化匹配后的天然氣發(fā)動機(jī)性能提升實(shí)際效果。
　　為了實(shí)現(xiàn)大功率氣體發(fā)動機(jī)的功率和性能提升到預(yù)期目標(biāo)，且能滿足更高排放的要求，本文提出了12V190天然氣發(fā)動機(jī)功率及性能指標(biāo)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(jìn)行渦輪增壓器匹配計(jì)算，選擇品質(zhì)較好的渦輪增壓器公司進(jìn)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(jī)運(yùn)行要求，并使增壓器綜合效率達(dá)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(jìn)行初步冷卻，再通過低溫冷卻水對初次冷卻的混合氣體進(jìn)行深度冷卻，從而有效降低中冷氣體后的溫度，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣充量增加，進(jìn)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(jìn)排氣系統(tǒng)整體

4、結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布置，使該氣體機(jī)的進(jìn)氣、排氣系統(tǒng)更加通暢、合理，以滿足發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況要求，并考慮整機(jī)布置的緊湊性和美觀性，進(jìn)行合理優(yōu)化布置。
　　對氣體機(jī)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，得到最佳的進(jìn)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(jìn)行計(jì)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(jìn)行配氣相位的參數(shù)確定，并通過GT-VTRAIN軟件設(shè)計(jì)匹配性能提升氣體機(jī)的進(jìn)排氣凸輪型線，提高進(jìn)

5、排氣氣門的豐滿系數(shù)，進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的充氣效率。
　　5)整機(jī)模擬計(jì)算，通過GT-POWER仿真計(jì)算軟件對優(yōu)化匹配后發(fā)動機(jī)建模仿真分析，進(jìn)一步通過軟件手段預(yù)測和驗(yàn)證新匹配的發(fā)動機(jī)，其性能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，判斷其技術(shù)方案的是否合理正確。
　　6)首臺樣機(jī)性能試驗(yàn)，通過樣機(jī)試制以及實(shí)驗(yàn)室起動試驗(yàn)、磨合試驗(yàn)、性能測試（如:不同壓縮比試驗(yàn)、不同火花塞試驗(yàn)、最佳點(diǎn)火提前角試驗(yàn)、突加負(fù)荷試驗(yàn)、增壓匹配試驗(yàn)）等試驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)一步檢驗(yàn)其發(fā)