超大容量低速柴油同步发电机设计要点

主要介绍了超大容量低速柴油同步发电机设计过程中出于安全和经济性因素考虑而要注意的事项。以TFW23047-40,23047 kW,10.5 kV,150 r/min低速柴油同步发电机为例,介绍了如何选定主要电磁设计参数,一些关键零部件的结构特点、设计及加工要求,和相关的机械计算,确定结构参数。最后根据该项目电机的试验数据验证了设计的合理性。

蒋彬洪——一汽解放公司无锡柴油同分公司总经理

1991年以来，蒋彬洪以“战略家的眼光，改革家的气势，创新者的姿态”，团结和带领锡柴厂（现更名为一汽解放公司无锡柴油机分公司，简称一汽解放锡柴）全体职工，抓住机遇、排难闯关、开拓创新、走出了一条具有锡柴特色，跨越式发展的道路，使锡柴逐渐成长为国内外内燃机行业的一颗明星。

核电6 300 kW应急柴油同步发电机制造工艺

主要阐述了1E级核电6 300 kW应急柴油同步发电机的结构特点及工艺方案,以及在生产制造过程中对相关问题采取的技术措施,最终确保该产品的顺利研制。

生物柴油同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯预混燃烧对比研究

在CO_2/O2/Ar气氛下对生物柴油两种同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯的预混燃烧(当量比为0.8)进行了对比研究,重点分析了生物柴油替代燃料的同分异构化对燃烧主要产物、稳定中间产物以及自由基的影响,同时揭示CO_2对两种同分异构替代燃料燃烧的化学作用,给出了潜在典型污染物的生成趋势和规律。结果表明,CO_2的加入对两种燃料中重要的烟黑前驱物C2H2和C3H3具有抑制作用。CO_2的稀释和热作用对C2H2生成的抑制作用在丙酸乙酯火焰中更加显著,而对C3H3的抑制作用在丁酸甲酯火焰中更加明显,并且CO_2的化学作用可进一步加强对两种火焰中C2H2和C3H3生成的抑制。同时,CO_2的存在可有效降低两种燃料非常规污染物醛酮类产物的浓度,其中CH2O和CH3CHO的浓度在丙酸乙酯火焰中的减小更为显著。两种火焰中抑制CH2O生成的主要作用是CO_2的稀释和热作用,而CO_2的化学作用则是抑制CH3CHO生成的主导作用。由产物消耗速率分析得知,对丁酸甲酯消耗影响最大的化学反应是脱氢反应MB+H=H2+MB2J,而对丙酸乙酯消耗影响最大的则是分解反应EP=C2H5COOH+C2H4。

柴油同步发电机并联运行的分析

在修造船施工当中,常由于交流柴油发电机组并联运行质量不佳。发生专业之间纠纷,因长时间排除不了故障而影响船舶施工周期。本文想就柴油发电机组并联运行稳定性发表一些自己的粗浅看法,予以讨论。

大缸径柴油机燃烧系统优化模拟

为提高某缸径200 mm船用发电柴油机的燃油经济性,本文设计了活塞燃烧室和燃油喷射系统的升级方案并进行了模拟优化。升级方案提高了压缩比和燃油喷射压力,采用大径深比浅ω燃烧室配合158°喷油夹角喷油嘴。对不同方案下发动机的缸内工作过程进行了计算流体力学模拟,计算了高压指示功和放热率相位,分析了缸内温度、反应过量空气系数和速度分布及演化。模拟结果表明:升级方案能够提高发动机热效率。增加喷孔数并减小孔径,可以在保持NOx排放基本不变的条件下提高高压指示功4.5%,降低碳烟排放约60%。采用“平顶”浅ω燃烧室与158°喷油夹角喷雾配合,油气混合气快速进入余隙并形成逆时针的漩涡流动,能够加速油气混合和燃烧过程,提高热效率。

基于进气节流耦合后喷策略的柴油机排气热管理

为研究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生升温过程中排气热管理策略对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度、发动机性能及污染物排放的影响,该研究分别选取低速低负荷、低速中负荷及中速低负荷工况,通过试验研究进气节流和喷油控制参数对DOC入口温度、燃油经济性及排放性能的影响。试验结果表明:通过进气节流、推迟后喷正时和增大后喷油量能够有效提高DOC入口温度,主喷正时和喷油压力对DOC入口温度的影响较小。基于Box-Behnken试验设计与响应曲面法对低速低负荷工况下进气节流耦合后喷策略的排气热管理策略进行多目标优化,以进气量、后喷正时和后喷油量为因子,DOC入口温度、有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)、氮氧化合物(nitrogen oxides,NOx)和烟度排放为优化目标。响应曲面分析结果表明:各因素对DOC入口温度的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时;对BSFC和NOx排放的影响程度从大到小为后喷油量、后喷正时、进气量;对烟度排放的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时。当后喷正时为上止点后30℃A、进气量为87 kg/h、后喷油量为6 mg时,DOC入口温度达到最高,此时BSFC为275.4 g/(kW·h),NOx及烟度排放分别为7.38 g/(kW·h)和1.85 mg/m^(3)。优化后最佳进气量、后喷正时和后喷油量分别为87 kg/h、29℃A和5.4 mg,与优化前相比,DOC入口温度提升43.9℃,BSFC增加31.8 g/(kW·h),NOx和烟度排放分别降低18%和29%。研究结果可为DOC入口温度优化控制提供参考。

基于改进EEMD-MB1DCNN的船用柴油机缸套-活塞环故障诊断

针对船用中高速柴油机缸套-活塞环振动信号非线性非平稳性以及同类型不同损伤程度故障发生时振动信号时频域特征相似、故障难以识别等问题,利用振动信号辨识故障,提出一种基于改进集成经验模态分解方法和多模块一维卷积神经网络端到端缸套-活塞环故障诊断方法,通过设计固有模态分量IMF信息质量筛选准则对EEMD分解出的IMFs进行重新排序,获得包含更多凸显故障特征成分的重构信号,输入到上述神经网络模型,通过振动信号分析并与现有方法比较,评估所设计IMF信息质量筛选准则与所搭建模型的性能,试验结果显示该方法能准确、有效地识别缸套-活塞环故障类型。在判断该易损件同类型不同磨损程度故障诊断中有较高的准确率,能对故障状况进行有效的特征提取与故障分类。

运用米勒循环与生物柴油对柴油机性能优化分析

本文基于GT-Power软件,对比分析了B20生物柴油在1000 r/min转速、2种负荷工况(100%和50%)下的2种米勒循环最佳方案,找到关于动力、经济、排放性能最佳的进气门提前关闭角;再基于米勒循环方案,对其性能进行了优化和分析,得出了B20生物柴油发动机在2种工况下功率、油耗、soot排放与NOx排放最佳性能的进气正时方案。结果表明:变气门重叠角米勒循环在整体性能方面优于变凸轮型线米勒循环,变气门重叠角米勒循环燃用B20生物柴油在2种不同负荷工况下,当处于进气门提前关闭角30℃A时功率性能最佳,并且通过模型优化后2种工况分别在进气门正时179.0℃aA和排气门正时174.0℃aA、进气门正时224.5℃aA和排气门正时119.0℃aA区域内有功率极大值;同理,油耗、soot与NOx排放也同样存在相对应的最佳进气门提前关闭角与优化后相对应的区域。

引燃柴油量对双燃料发动机循环变动的影响

为了降低重型高压共轨柴油机燃用LNG-柴油的燃烧循环变动,优化引燃柴油量控制,通过双燃料发动机试验台架,研究了在最大转矩转速1600r/min,功率输出为73kW工况下,随引燃柴油喷油量的增加,峰值压力、峰值压力升高率、平均指示压力循环变动的变化趋势。研究结果表明,随引燃柴油量的增加,双燃料发动机的峰值压力、峰值压力升高率和平均指示压力的循环变动趋势相同,它们的均值均增大,标准差减小,循环分布集中,循环变动系数降低。在不导致爆震燃烧的前提下,适当增大引燃柴油量,能够改善双燃料发动机的燃烧稳定性。

不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性研究

基于大气模拟综合测试系统,模拟0 m、1 000 m和2 000 m海拔的大气压,对不同海拔下氢气/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性进行研究。研究结果表明:不同海拔下,随着氢气替代率增加,预混合燃烧增强,缸内燃烧速度加快,缸压峰值升高,其对应相位提前;碳烟和CO排放先下降后上升,NO_(x)排放增加,CO_(2)排放减少。随着海拔上升,过量空气系数减小,有效热效率降低。转速为1 600 r/min时,随着海拔高度升高,预混合燃烧减弱,发动机缸压峰值下降,其对应相位推迟;CO排放最低时,与0 m海拔比较,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别增加44.44%和127.78%,CO排放增加8.95%和16.86%,CO_(2)排放增加4.34%和16.86%,碳烟和CO_(2)排放增幅随海拔增加而上升。转速为3 000 r/min时,随着海拔高度上升,缸压峰值略有升高,缸压峰值对应相位提前,预混合燃烧增强;碳烟、NO_(x)、CO和CO_(2)排放升高,排放增幅随海拔升高而增大。与海拔0 m比较,当碳烟排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,碳烟排放分别升高18.67%和56.04%,NO_(x)排放分别上升14.78%和38.40%,CO_(2)排放分别升高7.29%和15.80%;CO排放最低时,海拔上升至1 000 m、2 000 m,CO排放分别上升24.53%和62.87%。

乳化剂对甲醇柴油液滴蒸发微爆特性的影响

乳化燃油微爆能够促进燃油雾化和混合,影响其微爆性能的关键是乳化剂。文章采用机械搅拌加超声搅拌法制备了微乳化甲醇柴油,研究了乳化剂种类和含量对微乳化甲醇柴油稳定性和分散性的影响规律。研究结果表明:采用复合乳化剂和增加乳化剂含量均能提高微乳化甲醇柴油的分散性;增加乳化剂含量能够提高液滴微爆强度,推迟初次微爆时刻,减少液滴寿命,降低稳定阶段的液滴蒸发速率;当甲醇和乳化剂的质量比为10∶5和10∶8时,液滴微爆强度分别比甲醇和乳化剂质量比为10∶3时提高了34.3%和37.6%。

极寒条件下含氧燃料对柴油机冷起动特性的影响

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析.结果表明:相比A0纯柴油,燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%;起动累计油量分别降低47.8%和60.6%;怠速运行前60 s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%.燃用燃料氧质量分数越高,起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高,且燃烧重心前移,燃烧持续期越短;起动转速上升过程循环数越少,平均最大缸内压力越大,起动过程燃烧稳定性越好.

米勒循环对柴油机燃用生物柴油的性能研究

借助GT-Power软件实现某机车柴油机仿真模型的搭建,采用试验对仿真模型的准确性进行分析验证。研究在75%负载1000r/min工况燃用5种生物柴油B0、B10、B20、B50和B100,分析采用两种米勒循环对柴油机油耗、功率以及排放功能的影响。试验结果表明:柴油机功率发生变化拐点在30℃A米勒度处,油耗变化拐点在30℃A米勒度,碳烟排放发生变化拐点在20℃A米勒度,在该工况条件下NOx排放降低的效果较为显著。综合分析可知,在75%负载1000r/min工况条件下燃用B10生物柴油,米勒度为30℃A且变气阀重叠角米勒循环下柴油机表现最为佳。

国六柴油机轨压和喷油正时对柴油机性能的影响

为优化柴油机性能,基于一台配备了完整国Ⅵ后处理系统的高压共轨直列4缸柴油机,开展了柴油机负荷特性研究,在此基础上研究轨压和喷油正时对柴油机性能的影响。研究结果表明:以适当较小的轨压配合较为提前的喷油正时可以达到较为理想的柴油机油耗及排放;轨压和喷油正时对HC排放的影响较小;轨压对柴油机油耗、排温、NOx排放、CO排放的影响较大,且在中等偏高负荷时更为敏感,随着轨压增加了57 MPa,柴油机油耗、排温分别下降了16.1 g/(kW·h)、63℃,NOx排放上升了663×10^(-6),CO排放下降了785×10^(-6);喷油正时对烟度及柴油机氧化催化器前端温度T4、柴油机颗粒捕集器前端温度T5、选择性催化还原系统前端温度T6的影响较大,且在低负荷时更为敏感。随着喷油正时提前6.0°,烟度下降了0.43%,T4、T5、T6峰值出现在轨压为76 MPa且喷油正时为上止点前7.5°时,温度分别为315.3、338.4、329.3℃。

EGR技术对生物柴油混合燃料发动机性能的影响研究

为缓解柴油掺烧生物柴油导致的NO_(x)排放过高问题,将4190ZLC船用中速柴油机作为试验台架,通过AVL_FIRE软件建立燃烧室模型,并验证该模型准确性。设置生物柴油掺混比0~40%等4组变量,EGR率0~12.5%等4组变量,进行柴油机燃烧、性能和排放分析。结果表明,掺烧适量生物柴油能够降低柴油机缸内温度,降低Soot排放,但同时会导致NO_(x)排放明显升高;EGR的引入能够实现低温燃烧,显著降低NO_(x)排放,但EGR率过高会增加Soot排放。生物柴油掺混比B40、EGR率12.5%组合NO排放比原机降低47.7%,Soot排放质量分数比原机降低98.13%。本文结果将为柴油掺混生物柴油燃烧并结合EGR技术提供一定的研究方向。

船用柴油机排放耐久性试验方案及分析

为了改善我国内河及沿海船机的污染物排放现状,我国颁布了GB 15097-2016,并提出了船机及其后处理装置的耐久性试验要求。根据前期完成的几组耐久性试验的特点,对试验方案的制定和实施过程进行梳理。并结合某型中速船机的耐久性试验数据,分析环境因素变化对排放特性的影响。分析结果表明,NO_(X)比排放量和劣化趋势受环境因素变化的影响较严重,尤其是在温湿度变化剧烈的节点;PM比排放量的变化规律不明显。为了减少耐久性试验过程中环境因素不确定性的影响,试验方案的实施过程控制尤为重要。

基于表面辐射声信号的柴油机进气及齿轮故障诊断

利用声振信号进行发动机故障诊断过程中,部分故障激励仅在发动机表面特定位置的振动中有较强响应,振动测点要求高,需要接触测量,部分场景难以实现.为此,提出了一种以表面辐射声为媒介、以自适应变分模态提取(adaptive variational mode extraction,AVME)进行预处理的柴油机进气故障和齿轮故障诊断方法.开展了某直列六缸重型柴油机的进气滤清器堵塞、气门间隙异常和正时齿轮损伤3类故障状态的台架试验,获取了不同故障程度下发动机表面辐射噪声.基于改进的AVME方法,实现噪声信号本征模函数(intrinsic mode function,IMF)的最优分解,通过计算IMF与原信号间的互相关系数,提取高相关IMF构成故障诊断输入.经预处理后,声信号故障特征得到有效增强,再输入到麻雀搜索算法优化支持向量机模型(support vector machine model optimized by sparrow search algorithm,SSA-SVM),进行特征参量和模型参数协同优化可以获得更好的诊断精度.试验验证表明,无需在半消声室测试,仅使用单通道声信号对3类11种程度的进气系统和齿轮故障进行诊断,前端噪声准确率最高(98.89%),顶部噪声准确率最低(88.78%);使用前、顶、后三通道噪声数据后,诊断精度可提升至99.57%.研究结论为基于声信号等非接触测量的发动机故障诊断提供了参考.

基于GT-PowerDOE的柴油机性能优化

为研究进排气门正时角度和进气歧管长度对于柴油机综合性能的影响,利用发动机仿真软件GT-Power对某款国产柴油发电机的柴油机部分进行建模,并基于台架实验验证其模型准确性。在额定转速为1500 r/min、负载为90%的工况下,应用实验设计(design of experiments,DOE)工具,以发动机进排气门正时角度和进气歧管长度作为自变量,柴油机功率、比油耗和碳烟(soot)排放率为因变量,进行了最大功率、最小比油耗和最低碳烟排放量的多目标优化。结果表明:适当缩短进气歧管长度可以提高发动机进气压力和进气效率,提高发动机动力性和燃油经济性,增大气门重叠角可以有效降低气缸的泵气损失,提升柴油机做功效率,同时降低气缸内温度,从而降低碳烟的排放率。最终,各个目标值分别实现了1.3%、1.0%和2.6%的优化。

临界温度下循环喷油量对柴油机冷起动和排放特性的影响

为探明循环喷油量对小型农用柴油机冷起动特性和排放性能的影响规律,同时寻求其临界温度下的最佳循环喷油量,该研究以一款直列双缸高压共轨柴油发动机为研究对象,利用环境模拟舱整机试验平台,通过多次预试验测得海拔2000 m下,该机不开启预热装置能够成功起动的临界温度为-5℃。在此工况下,采用3次喷射方式,通过改变主喷油量研究循环喷油量对该机冷起动特性和排放性能的影响。结果表明:较大或较小的循环喷油量均会导致柴油机冷起动时间增加,甚至起动失败;随着循环喷油量增大,冷起动时间先减小后增加,循环喷油量为20 mg时冷起动时间最短,且HC、CO排放峰值均最低,分别为12984和3008 mg/L;增大或减少循环喷油量均会导致HC和CO排放峰值增加。循环喷油量较大时,CO排放峰值显著增加,并且峰值出现时刻提前。改变循环喷油量对NOx排放峰值有较大影响,循环喷油量为30 mg时NOx排放峰值最小,为368 mg/L。综合考虑,海拔高度2000 m,环境温度-5℃工况下该柴油机起动的最佳循环喷油量为20 mg。研究结果可为柴油机冷起动特性和排放优化提供支撑。