新聞主題	柴油發(fā)電機等油耗和等排放的萬(wàn)有特性

 

通過(guò)柴油發(fā)電機的速度特性和負荷特性，雖然能詳細地分析給定條件下的經(jīng)濟性和動(dòng)力性等，但是由于發(fā)電用柴油發(fā)電機工況變化范圍廣，這種性能分析具有一定的局限性，即不能在使用工況領(lǐng)域進(jìn)行全面的分析。所以，為了正確分析與評價(jià)柴油發(fā)電機的性能，以便針對不同的機型選用更好的柴油發(fā)電機，需要弄清楚在整個(gè)使用工況范圍內其性能的變化或分布情況。為了全面地表示柴油發(fā)電機在各種工況下各種性能參數的變化特性，常應用多參數性能指標特性曲線(xiàn)。將這種在一張圖上表示多參數性能指標的特性曲線(xiàn)，稱(chēng)為萬(wàn)有特性。

 

在發(fā)電用柴油發(fā)電機上，常用的萬(wàn)有特性是在以平均有效壓力P_me為縱坐標、轉速n為橫坐標的P_me-n平面上，同時(shí)表示等油耗曲線(xiàn)和等功率曲線(xiàn)，也可以表示CO、HC、NO_x及煙度的等排放曲線(xiàn)。由此可正確地判斷常用工況下的經(jīng)濟性和排放特性等。因此，萬(wàn)有特性對正確選用柴油發(fā)電機，以及對發(fā)電機組匹配研究具有重要的作用。

 

1、萬(wàn)有特性的制取方法

 

過(guò)去經(jīng)典的萬(wàn)有特性的制取方法，有負荷特性法或速度特性法。用這種方法制取萬(wàn)有特性時(shí)，首先制取不同轉速下的負荷特性曲線(xiàn)組（或不同負荷下的速度特性曲線(xiàn)組），然后以人工處理的方法，通過(guò)坐標轉換，將負荷特性組（或速度特性組）轉換成等油耗線(xiàn)的萬(wàn)有特性（圖1）。

 

圖1 萬(wàn)有特性的制取方法

 

計算機技術(shù)的發(fā)展與普及，為試驗數據處理帶來(lái)了極大的方便。如MATLAB 軟件或ORING軟件等，將已獲取的負荷特性數據按軟件規定的數據格式輸入，即可自動(dòng)處理成萬(wàn)有特性。

 

2、等油耗萬(wàn)有特性

 

圖2所示為發(fā)電用柴油發(fā)電機的等油耗萬(wàn)有特性。其中最內層的封閉曲線(xiàn)對應著(zhù)柴油發(fā)電機的最經(jīng)濟運行工況區。等油耗線(xiàn)越向外，燃油消耗率越高，經(jīng)濟性越差。在水平（轉速）方向，曲線(xiàn)疏密程度表示柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性對轉速的適應性。如果水平方向等間隔的等油耗線(xiàn)比較稀疏，表明轉速的變化對經(jīng)濟性的影響較弱。否則，水平方向等油耗線(xiàn)

 

比較密集，表明在該轉速領(lǐng)域轉速的微小變化都會(huì )使得經(jīng)濟性惡化。同理，在垂直方向（負荷）上等油耗曲線(xiàn)的疏密程度，表示柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性對負荷變化的適應性。如果垂直方向上曲線(xiàn)分布密集，表明經(jīng)濟性對負荷變化比較敏感。由此，可以確定如何運行柴油發(fā)電機或柴油發(fā)電機的控制策略問(wèn)題。

 

一般對發(fā)電用柴油發(fā)電機要求最內層的封閉曲線(xiàn)水平方向越寬越好，以便在較寬的使用轉速范圍內，保證柴油發(fā)電機的經(jīng)濟性。對工程機械用柴油發(fā)電機而言，經(jīng)常使用于負荷變化較寬的工況，因此要求最內層最經(jīng)濟的封閉曲線(xiàn)向縱向方向擴展，以保證常用工況區的經(jīng)濟性。

 

圖2 柴油發(fā)電機等油耗萬(wàn)有特性曲線(xiàn)圖

 

 

由于P_e＝T_tqn/9550∝p_men，所以在萬(wàn)有特性上等功率曲線(xiàn)是一組雙曲線(xiàn)，由此可得到不同工況點(diǎn)輸出的功率大小。將外特性上對應的平均有效壓力p_me也畫(huà)在萬(wàn)有特性上，就構成了萬(wàn)有特性的上邊界，結合最低轉速和額定轉速可確定柴油發(fā)電機實(shí)際能運行的工況范圍。

 

3、等排放量萬(wàn)有特性

 

通過(guò)萬(wàn)有特性的分析，可以確定該柴油發(fā)電機經(jīng)濟運行區及低排放運行區。但是，一般經(jīng)濟運行區和低排放運行區不一致，而且NO_x（如圖3）、HC（如圖4）和CO（如圖5）排放的最低運行工況范圍也相互不一致。對動(dòng)力傳動(dòng)系統已確定的發(fā)電機組來(lái)說(shuō)，柴油發(fā)電機常用的工況主要取決于發(fā)電機組的行駛條件，即發(fā)電機組的行駛速度和檔位，有級變速器的發(fā)電機組常用行駛工況一般都不會(huì )落在柴油發(fā)電機的最經(jīng)濟區。

 

圖3 NOX等排放量萬(wàn)有特性分布圖

圖4 HC等排放量萬(wàn)有特性分布圖

圖5 CO等排放量萬(wàn)有特性分布圖

 

 

因此，研究開(kāi)發(fā)節能又同時(shí)降低排放的技術(shù)措施，或如何通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統參數的優(yōu)化匹配，盡可能選擇柴油發(fā)電機既經(jīng)濟又低排放的工作區域，對發(fā)電用柴油發(fā)電機具有重大的現實(shí)意義。

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