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柴油發(fā)電機(jī)高原功率恢復(fù)的試驗(yàn)研究 |
摘要:由于高原地區(qū)地理位置的獨(dú)特性,柴油機(jī)在高原地區(qū)運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題。本文中便主要通過(guò)臺(tái)架模擬柴油發(fā)電機(jī)在不同高原海拔高度下,對(duì)柴油發(fā)電機(jī)內(nèi)部的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)分析柴油發(fā)電機(jī)在不同海拔高度下的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性的、排氣煙度等其他相關(guān)因素,來(lái)探尋柴油發(fā)電機(jī)在不同海拔高度下,增壓器轉(zhuǎn)速和壓氣機(jī)效率等設(shè)備的變化,通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以為提高柴油發(fā)電機(jī)研發(fā)過(guò)程中提供一些參考意見(jiàn),從而提高柴油發(fā)電機(jī)在我國(guó)高原地區(qū)的運(yùn)行性能。為了提高柴油發(fā)電機(jī)的高原工作能力,以康明斯6CTA8.3- G2為例, 通過(guò)合理匹配增壓器進(jìn)行了高原功率恢復(fù)的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果證明該機(jī)型在高原地區(qū)使用時(shí)能夠滿(mǎn)足使用要求。
一、高原對(duì)柴發(fā)的影響
當(dāng)前我國(guó)國(guó)土面積中有近1/3的區(qū)域?yàn)楦咴貛?,而這些地帶普遍的特性便是空氣稀薄、海拔偏高等,同時(shí)隨著近些年來(lái)我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)程逐步加快,我國(guó)中西部地區(qū)在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,需要裝備大量的大功率柴油貨運(yùn)汽車(chē)及工程機(jī)械來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。但是由于我國(guó)的中西部地區(qū)高原地帶氣壓普遍偏低,同時(shí)空氣密度較低,這樣就會(huì)導(dǎo)致大功率柴油機(jī)在高原地區(qū)運(yùn)行過(guò)程中,常常會(huì)由于氣缸內(nèi)部給氣量不足,這樣就導(dǎo)致對(duì)柴油的燃燒空燃比降低,使柴油發(fā)電機(jī)的有功效率降低,同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)油耗升高。如果柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期在這種環(huán)境的使用中,便會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)的使用性能進(jìn)一步降低,同時(shí)根據(jù)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示與平原地區(qū)相比,在海拔達(dá)到3000~3500米時(shí),柴油發(fā)電機(jī)的有功功率動(dòng)力和相應(yīng)的燃油經(jīng)濟(jì)性能平均下降3.8%和4.7%,同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)在高原海拔地區(qū)壓氣機(jī)效率也平均下降5%~6%。因此現(xiàn)階段對(duì)柴油發(fā)電機(jī)在高于海拔地區(qū)運(yùn)行的性能以及試驗(yàn)性進(jìn)行研究,對(duì)提升柴油發(fā)電機(jī)的性能具有重要性的意義。
目前對(duì)柴油發(fā)電機(jī)在高原特性進(jìn)行研究的過(guò)程中,主要是通過(guò)建立相應(yīng)的高原模擬艙環(huán)境,來(lái)模擬柴油發(fā)電機(jī)在低氣壓環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,可以對(duì)柴油發(fā)電機(jī)在有關(guān)功率下的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、高原熱平衡狀態(tài)、排放狀態(tài)等相關(guān)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。但是目前我們國(guó)內(nèi)在真實(shí)的高原地區(qū)開(kāi)展柴油發(fā)電機(jī)有功功率實(shí)驗(yàn)的研究還較少,這主要是源于在高原地區(qū)不同海拔進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的有功功率實(shí)驗(yàn)需要耗貴大量的人力物力,同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果也受到相關(guān)不可控因素的影響。本次開(kāi)展的柴油發(fā)電機(jī)的性能實(shí)驗(yàn),通過(guò)昆明當(dāng)?shù)?900米實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的進(jìn)排氣海拔模擬設(shè)備對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)排氣進(jìn)行加壓以及抽負(fù)壓從而模擬平原及高原環(huán)境進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)性能測(cè)試,因而本次實(shí)驗(yàn)分別模擬海拔0米、當(dāng)?shù)睾0?900米和海拔3500米這三個(gè)高度進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的性能實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、增壓器效率性能等相關(guān)性的進(jìn)行,便可以更好的總結(jié)出柴油發(fā)電機(jī)在高原環(huán)境下,隨著海拔高度的變化柴油發(fā)電機(jī)的性能會(huì)發(fā)生如何的變化趨勢(shì)。
二、高原柴油機(jī)的增壓器試驗(yàn)
1、試驗(yàn)機(jī)型
柴油機(jī)作為給發(fā)電機(jī)組主要配套動(dòng)力,適應(yīng)于3000 m以下海拔高度。隨著西部大開(kāi)發(fā)序幕的拉開(kāi),各種電力設(shè)備在西部的需求量日益增大。但由于環(huán)境的巨大變化,低海拔地區(qū)使用的柴油發(fā)電機(jī)不能滿(mǎn)足高海拔地區(qū)的使用要求。為了提高柴油發(fā)電機(jī)的高原工作能力,對(duì)康明斯6CTA8.3-G2原型機(jī)進(jìn)行了一系列的匹配與試驗(yàn)工作,開(kāi)發(fā)出了能在5000 m海拔高度正常使用的高原柴油發(fā)電機(jī)。
隨著海拔高度的增加,大氣狀態(tài)發(fā)生很大的變化,使柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣量、燃燒、熱損失、燃油消耗率、渦輪增壓器的性能等都發(fā)生變化,致使柴油發(fā)電機(jī)機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷狀況與平原地區(qū)不同。一般情況下,限制渦輪增壓柴油發(fā)電機(jī)功率發(fā)揮的主要因素是渦輪前燃?xì)鉁囟群蜏u輪增壓器轉(zhuǎn)速。渦輪轉(zhuǎn)速提高,會(huì)使壓氣機(jī)形成較高的增壓壓力,壓比升高,以此來(lái)補(bǔ)償因海拔升高所產(chǎn)生的進(jìn)氣減少,體現(xiàn)了渦輪增壓的自動(dòng)補(bǔ)償能力。但高壓比同時(shí)會(huì)引起柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣溫度過(guò)高,導(dǎo)致進(jìn)氣量減少,柴油發(fā)電機(jī)性能惡化。通過(guò)采用中冷器可以降低增壓器進(jìn)入氣缸的空氣溫度。理想的高原用柴油發(fā)電機(jī)是增壓中冷型柴油發(fā)電機(jī),能使柴油發(fā)電機(jī)受環(huán)境因素諸如大氣壓力和大氣溫度的影響降到最小。
2、增壓器選型
康明斯6CTA8.3-G2增壓中冷柴油發(fā)電機(jī)選用3種增壓器,分別在海拔70 m、2200 m高原恢復(fù)功率的試驗(yàn)研究和3800 m進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果如表1。從試驗(yàn)結(jié)果看出,3種增壓器在低海拔分不出明顯優(yōu)劣;高原用柴油發(fā)電機(jī)恢復(fù)功率,應(yīng)全面考慮整機(jī)系1#和3#增壓器在海拔2200 m時(shí)的額定點(diǎn)功率相統(tǒng)。優(yōu)化進(jìn)排氣系統(tǒng),降低進(jìn)氣阻力,加大進(jìn)氣量,對(duì)于原機(jī)額定點(diǎn)160 kW功率下降達(dá)5%,2#增壓盡量保證燃燒正常進(jìn)行所需的進(jìn)氣量;調(diào)整和優(yōu)器的額定功率和最大扭矩均在期望值內(nèi),在2200轉(zhuǎn)匹配供油系統(tǒng),使燃燒較好,最高爆發(fā)壓力是較好的選擇;在海拔3800 m時(shí),1#和3#增壓允許的范圍內(nèi),保證機(jī)械負(fù)荷;調(diào)整和優(yōu)化冷卻系器功率下降較多,增壓器轉(zhuǎn)速超過(guò)130000 r/min,統(tǒng),使柴油發(fā)電機(jī)能得到好的冷卻效果,保證柴油發(fā)電機(jī)熱不能滿(mǎn)足高原柴油發(fā)電機(jī)對(duì)動(dòng)力性和可靠性的要求。負(fù)荷在允許的范圍內(nèi)。在本試驗(yàn)研究中,主要是從柴油發(fā)電機(jī)整機(jī)性能發(fā)面的分析,2#增壓器是較為對(duì)增壓器進(jìn)行選型和調(diào)整最理想的選擇。
表1 柴油發(fā)電機(jī)選配3種增壓器在不同海拔下匹配試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較
編號(hào)
|
海拔高度
m
|
額定功率
kW
|
額定油耗
(kg·h)
|
最低油耗率
(g·kW·h)
|
渦前排溫
額定值
℃
|
渦前排溫
最大值
℃
|
增壓器轉(zhuǎn)速
(r/min)
|
煙度
r/m
|
1#
|
70
|
156.0
|
37.6
|
208
|
625
|
648
|
1081
|
2.2
|
2200
|
149.4
|
36.8
|
213
|
667
|
683
|
1138
|
3.7
|
|
3800
|
143
|
36.4
|
217
|
608
|
未測(cè)
|
1326
|
2.7
|
|
2#
|
70
|
158.7
|
37.2
|
206
|
601
|
644
|
1058
|
2.1
|
2200
|
152
|
36.5
|
216
|
674
|
679
|
1142
|
3.9
|
|
3800
|
154.8
|
38.9
|
211
|
672
|
672
|
1200
|
3.0
|
|
3#
|
70
|
156.8
|
37.1
|
206
|
616
|
648
|
1075
|
2.1
|
2200
|
148.8
|
37.2
|
212
|
662
|
671
|
1163
|
4.0
|
|
3800
|
151
|
37.8
|
209
|
607
|
652
|
1309
|
3.1
|
3、增壓器性能試驗(yàn)
(1)選擇 2# 增壓器在不同海拔下性能試驗(yàn)比較
柴油機(jī)增壓器高原高海拔模擬試驗(yàn)如圖1所示。選用 2# 增壓器在柴油發(fā)電機(jī)上進(jìn)行不同海拔高度的性能試驗(yàn), 隨著海拔高度的升高, 柴油發(fā)電機(jī)和增壓器各項(xiàng)性能指標(biāo)也在發(fā)生變化, 試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,隨著海拔高度的升高,柴油發(fā)電機(jī)扭矩和功率下降幅度不大;但柴油發(fā)電機(jī)油耗、增壓器轉(zhuǎn)速和渦前排溫呈同步上升趨勢(shì),但都在工作范圍之內(nèi)。
增壓器與柴油發(fā)電機(jī)在不同海拔下聯(lián)合運(yùn)行曲線隨著海拔的升高,空氣稀薄,柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣量減少,會(huì)使增壓器在轉(zhuǎn)速升高的同時(shí),壓比升高、進(jìn)氣流量降低,從而導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)在壓氣機(jī)特性曲線上的外特性運(yùn)行線會(huì)向喘振線方向偏移。
從圖4中可看出,隨著海拔高度增加,柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行線接近高效率區(qū),同時(shí)3800 m運(yùn)行線離喘振線還有較大裕度,有更高海拔高度的工作潛力。
圖1 柴油機(jī)增壓器高原高海拔模擬試驗(yàn)圖 |
圖2 增壓器在不同海撥下的性能特性曲線圖. |
圖3 在不同海撥下的增壓器轉(zhuǎn)速和溫度曲線圖 |
圖4 增壓器與2#柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合運(yùn)行曲線圖 |
(2)海拔5000米性能預(yù)測(cè)
由于條件限制無(wú)法對(duì)5000 m海拔進(jìn)行高原試驗(yàn),因此利用海拔70 m、海拔2200 m、海拔3800 m狀態(tài)下試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)海拔5000 m下的增壓器轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣流量和柴油發(fā)電機(jī)的主要性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果如表2、表3。從表2看出,在5000 m海拔高度下,增壓器轉(zhuǎn)速有增加,進(jìn)氣量有減小,但都在允許范圍內(nèi),從表3看出柴油發(fā)電機(jī)整機(jī)性能下降幅度不大,額定點(diǎn)功率下降4%,預(yù)測(cè)結(jié)果顯示該柴油發(fā)電機(jī)能夠基本滿(mǎn)足高原工作要求。
表2 增壓器轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣流量不同海拔實(shí)測(cè)值及5000m預(yù)測(cè)
柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)
|
1000
|
1500
|
1800
|
|
增壓器
轉(zhuǎn)速
|
海拔70 m實(shí)測(cè)值
|
54000
|
88100
|
98000
|
海拔2200 m實(shí)測(cè)值
|
/
|
/
|
108500
|
|
海拔3800 m實(shí)測(cè)值
|
51500
|
104700
|
107000
|
|
海拔5000 m預(yù)測(cè)值
|
58300
|
107300
|
118500
|
|
進(jìn)氣
流量
|
海拔70 m實(shí)測(cè)值
|
0.095
|
0.218
|
0.279
|
海拔2200 m實(shí)測(cè)值
|
0.080
|
0.210
|
0.271
|
|
海拔3800 m實(shí)測(cè)值
|
0.099
|
0.265
|
0.327
|
|
海拔5000 m預(yù)測(cè)值
|
0.080
|
0.317
|
0.271
|
表3 高原柴油發(fā)電機(jī)不同海拔性能實(shí)測(cè)值
海拔高度m
|
70
|
2200
|
3800
|
5000( 預(yù)測(cè))
|
額定點(diǎn)功率kW
|
158.7
|
152
|
154.8
|
153.6
|
最大扭矩N.m
|
897
|
873
|
911
|
>873
|
最大扭矩轉(zhuǎn)速 r/min
|
1500
|
1500
|
1500
|
1500
|
最低油耗率 (g·kW·h)
|
206
|
216
|
211
|
<220
|
渦前排溫額定點(diǎn) ℃
|
644
|
674
|
672
|
<724
|
1200 r/min 煙度
|
2.1
|
3.9
|
3.0
|
<3.5
|
三、柴發(fā)高原性能實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案
1、柴油發(fā)電機(jī)測(cè)試臺(tái)架主要部件型號(hào)
本次進(jìn)行的柴油發(fā)電機(jī)高原性能試驗(yàn),主要是在高原1900米發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行,通過(guò)進(jìn)排氣加壓實(shí)現(xiàn)0海撥及進(jìn)排氣抽負(fù)壓模擬3500米海拔,從而開(kāi)展不同環(huán)境下柴油發(fā)電機(jī)的性能測(cè)驗(yàn)工作。本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)主要是由測(cè)功機(jī)、進(jìn)排氣海拔模擬設(shè)備、柴油發(fā)電機(jī)燃油溫控及測(cè)量系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、功能模擬系統(tǒng)、臺(tái)架自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)等相應(yīng)單元模塊組成。同時(shí)該臺(tái)架系統(tǒng)還具有柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x器、油溫測(cè)量?jī)x器、油耗測(cè)量?jī)x器、排氣檢測(cè)儀器等常規(guī)的性能檢測(cè)儀器,除此之外該臺(tái)架系統(tǒng)還具有柴油發(fā)電機(jī)排煙濃度、燃燒爆發(fā)壓力、增壓器轉(zhuǎn)速等相關(guān)的特殊參數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。該測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)主要有以下9個(gè)部分組成:HORIBA HD460型導(dǎo)的電力測(cè)功機(jī);HORIBASTARS的臺(tái)架主控系統(tǒng);HORIBAFQ2100型導(dǎo)的油耗儀;SIERRA780S型號(hào)的空氣流量計(jì);KISTLER6125B型導(dǎo)的燥壓傳感器來(lái)測(cè)量缸內(nèi)燃燒燥發(fā)壓力;AVL439型號(hào)的不透光煙度計(jì)。來(lái)測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)的排煙煙度以及臺(tái)架冷卻水系統(tǒng)和中冷模擬系統(tǒng)。
2、實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
在本次實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)中,實(shí)驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)所應(yīng)用的缸數(shù)和排列形式為直列6缸形式;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的缸徑和沖程大小分別為123毫米和156毫米;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的壓縮比為17.4:1;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的工作容積為12升;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的額定功耗為330千瓦,平均發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是1900轉(zhuǎn)/min;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩工況為2000N.m;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的燃油供給方式是電控高壓共軌供給方式;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的增壓器使用渦輪前溫度為小于或等于760攝氏度;實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣方式主要為廢氣渦輪增壓和空中冷這兩種方式;實(shí)驗(yàn)中增壓器使用渦輪轉(zhuǎn)速為小于或等于11.5×10't/min。
3、柴油發(fā)電機(jī)不同海拔高度實(shí)驗(yàn)條件
同時(shí)為了研究柴油發(fā)電機(jī)在不同海拔高度下的實(shí)驗(yàn)性能,本次實(shí)驗(yàn)分別模擬在海拔0米、海撥1900米和海撥3500米這三個(gè)高度進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)實(shí)地調(diào)查不同海拔下的環(huán)境數(shù)據(jù)得到以下實(shí)驗(yàn)環(huán)境數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)試實(shí)景如圖5、圖6所示。
根據(jù)實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)可知,隨著海拔區(qū)城的上升試驗(yàn)區(qū)域的大氣壓力和大氣溫度隨之下降,在海拔高度高達(dá)3500米時(shí),大氣壓力僅在65-67.6kPa,大氣溫度在-45攝氏度,同時(shí)從上述數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)海拔高度0米至3500米之間,大氣壓力最大差距在36kPa;大氣溫度最大差距在16攝氏度,由此可見(jiàn),海拔高度下的大氣壓力和大氣溫度的差距必然會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能造成一定的影響。
圖5 高海拔柴油發(fā)電機(jī)組吊裝 |
圖6 高海拔柴油發(fā)電機(jī)組測(cè)試 |
四、柴發(fā)高原性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究分析
1、不同海拔對(duì)柴油發(fā)電機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性的影響
通過(guò)模擬不同海拔區(qū)域?qū)Σ裼桶l(fā)電機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行研究的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn),柴油發(fā)電機(jī)的外特特性性能直接取決于柴油發(fā)電機(jī)全復(fù)合動(dòng)力性能和油耗水平。同時(shí)根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)萬(wàn)有特性曲線的綜合運(yùn)行指標(biāo)中,可以發(fā)現(xiàn)在三個(gè)不同海拔高度下柴油發(fā)電機(jī)所進(jìn)行的外特性實(shí)驗(yàn)和萬(wàn)有特性實(shí)驗(yàn)中,柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩、柴油發(fā)電機(jī)油耗、柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣流量、柴油發(fā)電機(jī)燃燒燥發(fā)壓力、柴油發(fā)電機(jī)排氣溫度參數(shù)都有明顯的變化。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)中調(diào)查數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),隨著實(shí)驗(yàn)?zāi)M海拔的升高,柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性能明顯下降。在海拔1900米處進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn),柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中機(jī)動(dòng)力性能明顯低于海撥0米的機(jī)動(dòng)性能,再對(duì)柴油發(fā)電機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)測(cè)的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn),柴油發(fā)電機(jī)在1900米處海拔區(qū)比0米處海拔區(qū)外特性轉(zhuǎn)矩減小至1.6%;當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)在3500米海拔區(qū)域比0米處海拔區(qū)域柴油發(fā)電機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩減小至3.8%;在研究中還發(fā)現(xiàn)隨著海拔高度的升高,柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的燃油經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)一步惡化,在實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)在海撥0米處外特性最低油耗僅為190克(kW.h),但是隨著海拔上升至3500米處,柴油發(fā)電機(jī)的外特性油耗高達(dá)210克(kW.h),在海撥區(qū)0米處與海拔區(qū)域3500米處相比,柴油發(fā)電機(jī)的外特性油耗比增加至5.4%。由此可見(jiàn),柴油發(fā)電機(jī)在隨著海拔高度的上升,發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能隨之下降。
2、高原海拔地區(qū)對(duì)廢氣渦輪增壓器的性能影響
目前我國(guó)的柴油發(fā)電機(jī)普遍應(yīng)用廢氣渦輪增壓,通過(guò)廢棄渦輪增壓就可以彌補(bǔ)柴油發(fā)電機(jī)在高原運(yùn)行過(guò)程中的進(jìn)氣損失值,從而提高柴油發(fā)電機(jī)在高原區(qū)域的進(jìn)氣流量。這樣就可以進(jìn)一步的增加柴油發(fā)電機(jī),在高原區(qū)運(yùn)行過(guò)程中有功功率。
但是在本次實(shí)驗(yàn)中,可以發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)廢氣渦輪增壓器性能在隨著海拔高度的不同,柴油發(fā)電機(jī)廢氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速會(huì)隨之發(fā)生不同的變化。在實(shí)驗(yàn)中隨首海拔高度的升高,柴油發(fā)電機(jī)廢氣渦輪增壓器內(nèi)部的增壓器壓比也隨之升高;同時(shí)隨著海拔高度升高至1900米和3500米處,柴油發(fā)電機(jī)廢氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速分別達(dá)到了12.4×10*r/min和12.7×10r/min,但是本次實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的柴油發(fā)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速僅為11.5×10't/min,由此可見(jiàn)柴油發(fā)電機(jī)在高海拔地區(qū)內(nèi)部的增壓器明顯超速,這就會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)一直處于危險(xiǎn)的工作狀態(tài)。對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)在額定相應(yīng)工況下發(fā)生超速這一問(wèn)題,試驗(yàn)人員通過(guò)減小柴油發(fā)電機(jī)的燃油供給比例,并可以有效地降低增壓器的轉(zhuǎn)速。此外,在對(duì)柴油發(fā)電機(jī)增壓器的聯(lián)合運(yùn)行曲線進(jìn)行觀案的過(guò)程中,試驗(yàn)人員還進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn),隨著海拔的升高柴油發(fā)電機(jī)外特性運(yùn)行工況會(huì)逐漸的向壓氣機(jī)低效率區(qū)域進(jìn)行轉(zhuǎn)移,而這也代表著隨著海拔的升高,柴油發(fā)電機(jī)的壓氣機(jī)效率也會(huì)隨之下降。在調(diào)查研究中可以發(fā)現(xiàn),柴油發(fā)電機(jī)在海撥3500米處與海拔1900米處,柴油發(fā)電機(jī)的壓氣機(jī)工作運(yùn)行效率明顯下降了6.7%。但是實(shí)驗(yàn)人員還觀察到實(shí)驗(yàn)中柴油發(fā)電機(jī)在1100r/min的轉(zhuǎn)速下,距高增壓器喘振線可保持一定的安全距高,這樣就可以確保還有發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)喘振的危險(xiǎn)。
總結(jié):
在本次研究中可以發(fā)現(xiàn),隨著海拔區(qū)域的升高,柴油發(fā)電機(jī)在增壓過(guò)程中的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能會(huì)隨之下降。并且隨著海拔從0米升高至3500米處柴油發(fā)電機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性能比會(huì)下降到最低。此外柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的煙度比也會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)過(guò)程中海拔的升高從而發(fā)生明顯的上升現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)高原臺(tái)架方案的性能試驗(yàn),通過(guò)匹配及5000m預(yù)測(cè)過(guò)合理選擇增壓器和其他的匹配試驗(yàn),使輸出功率得到恢復(fù),燃油消耗及煙度得到補(bǔ)償,能夠滿(mǎn)足高原條件對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的工作要求,使康明斯柴油發(fā)電機(jī)高原應(yīng)用得到更好地發(fā)揮。
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