天然气发动机技术概述（精选7篇）
1.天然气发动机技术概述 篇一
鑫椤讯：6月份以来，国内天然石墨市场淡稳运行，销售一般，价格小幅走跌。自进入6月份，天然鳞片石墨主产区开工已是必然，但陆陆续续开工的天然石墨企业并未 感受到往年市场应有的热情，反而是阵阵寒意袭来，且有越演越烈之势。天然石墨产品的主要销售市场遇冷，特别是在耐火材料方面的需求，下滑明显；但也不乏部 分小额细分市场的稳定，然都是低附加值产品，中高端产品市场销售乏善可陈。价格方面，-195去年底报价大约在7000元/吨左右，目前主流报5100元 /吨左右，甚至有4500元/吨的低价爆出，跌幅在30%左右；销售量方面，某生产企业表示目前企业的库存高位，每个月将近有三分之一的产品得库存，由此 可见一斑。整个6月份对于部分天然石墨生产企业来说是个比较难熬的月份，前几个月的冷淡已经让部分小企业超负荷前行，期待着在传统行业旺季能有所转机，但 截至目前，天然石墨市场依然未能出现明显利好，带动市场需求。目前的状况依然是传统钢铁、有色等行业停产限制已不是新闻，备受关注的新能源行业也处于一种 “画饼”的阶段，市场的需求并未被强势拉动，只能将其视为未来的“潜在”消费力量，并不能对目前的市场企业积极的刺激作用。但部分业内人士表示，目前的冷 清是市场整体经济环境所致，并不表示这个行业已经走下坡路，市场的起伏在所难免，既然有低谷自然会有高潮，只要熬过目前的困境，其前景依然是非常客观的。主要原因在于，一方面，天然石墨作为不可再生能源，其固有物理属性造就了其广泛的工业应用，因此其前景依然是非常客观的；另一方面，随着国内科技水平的不 断提高，其应用也不断被拓展，如目前的新能源领域，核石墨等。这些都表明短暂的“寒流”在所难免，度过寒冬便是春天。截至目前，河南地区鳞片石墨-185 主流报3300左 右，-190的报3600左右；东北地区-190报价是3700元/吨左 右，-195报价是 4900元/吨左右；山东地区的-195的报价是5200元/吨左右，+895的报价是7600元/吨左右，+195的报价是7300元/吨左 右，-199报8000元/吨左右。
另外，本网获悉，5月份我国天然鳞片石墨出口量较上月小幅回落。出口量为0.822万吨，出口金额为961.43万美元；进口量为116.2吨，进口金额为15.08万美元。
2.天然气发动机技术概述 篇二
斯堪尼亚发动机排气制动。斯堪尼亚的牵引车也是将排气制动作为标配, 斯堪尼亚排气制动的控制可以通过左侧踏板位置的按钮或者方向盘右侧的操纵杆进行控制。当然, 在定速巡航和下坡时实现自动控制也不是什么难题。对于装有Opticruise AMT变速器的车型, 缓速器未运作时, 可自动降挡, 实现获得最优的发动机制动和废气制动效果。
奔驰Actros标配皆可博产品。国内奔驰主力商用车车型Actros搭载的OM501 发动机, 配有发动机制动和排气制动。奔驰卡车产品从Actros系列开始就将皆可博发动机制动系统作为标配。而在戴姆勒DD (底特律柴油) 全球发动机平台上将皆可博的压缩释放式制动器作为标配。配有发动机制动、排气制动以及液力缓速器, 操作起来也非常简单, 分为5 个不同的挡位, 同时, 辅助制动功能也与车辆的其它功能进行了融合, 比如限速、定速巡航等。
曼 (MAN) EVB排气门制动。曼的EVB技术大家可能比较熟悉, 国内的潍柴和重汽正是采用的这种技术, EVB为Exhaust Valve Brake的简写, 意为排气门制动器。这种技术属于被动泄气式制动器, 需要排气蝶阀共同作用, 通过打开排气阀提高发动机制动功率。对于D28 发动机, 已开发了带压力调节的EVBec, 可在低转速时提供更大的制动力矩。在普通EVB工作的基础上, 通过排气蝶阀来调整排气背压, 排气蝶阀逐级关闭废气管, 从而在气缸内产生所需要的背压, 车辆控制电脑根据传感器检测排气背压, 并借助一个比例阀来控制调节缸内的压力。这种逐级调节可以使发动机制动的过程更加平稳柔和。当车辆换挡时, 曼Brakematic智能制动系统会通过行车制动自动控制车速, 换完挡后, 自动切换到EVBec。
在国产卡车上, 应用发动机制动功能的发动机和车型:
CA6DM系列、CA6DN系列发动机。一汽锡柴CA6DM发动机是国内首款拥有自主知识产权的重型发动机, 通过不同的调教, 功率覆盖350~420ps。 CA6DN系列发动机是在CA6DM系列的基础上开发的, 最大的不同是排量为13L, 其余技术指标和CA6DM类似。目前这两款发动机主要在解放自己的体系内使用, 主要供给解放J6 系列车型使用。解放J6同时也匹配其它的发动机, 比如大柴的道依茨发动机。一汽锡柴有3 个系列的发动机装有发动机制动系统:CA6DN系列发动机排量为12.5L, 标配皆可博的压缩释放式辅助制动产品。另外, 根据车辆制动力的需要, CA6DN发动机制动时分为2 挡, 分别为排气制动和发动机制动+排气制动;CA6DM系列发动机同样配置有压缩释放式辅助制动产品, 不过其是由解放自主研发的, 其核心的电磁阀是由皆可博提供;CA6DL系列则是泄气式制动器, 工作时需要排气蝶阀一起工作, 发动机制动气门控制由电磁阀控制, 属于主动式, 制动效率比压缩释放式要差一些, 现在锡柴服务站已经可以加装6DL发动机制动器。
潍柴则是将WEVB作为发动机的标配。该项技术是潍柴引进的曼EVB技术, 前面的“W”代表潍柴的拼音 “Weichai”。 WEVB在发动机2000r/min的时候制动功率为218ps, 2500r/min时制动功率达到313ps。虽然和6DL同样属于泄气式制动, 但WEVB采用被动的方式, 需要关闭蝶阀, 靠排气背压顶开排气门, 通过增加一套控制排气门行程的执行机构, 实现排气门在发动机制动过程中保持打开一个间隙来提高发动机的制动效率。需要注意的是如果蝶阀损坏, 发动机制动将无法正常工作, 这就要求蝶阀具有很高的可靠性。潍柴发动机的应用分布非常广, 除了一汽解放、中国重汽、东风商用等有自己发动机的厂家, 其它厂家的重卡产品都能看到潍柴的身影。
玉柴6K12 系列发动机。该系列发动机运用了可靠性增长技术、精确燃烧、电子控制、缸内直喷、发动机逆向横流冷却技术等新技术, 具有欧洲同步的量产发动机水平, 其功率覆盖400~500ps。目前6K12 系列发动机主要装配联合卡车高端车型。
玉柴除了广西总部原有的发动机产品, 在安徽芜湖的联合动力也是玉柴发动机的一个分支, 不过这两个基地采用的是不同的技术路线;一是联合动力携手皆可博。在芜湖的联合动力主要生产6K10/12 系列发动机, 6K系列发动机是以DD13/15 为基础开发, 发动机制动产品在开发时就和皆可博一起合作开发。6K12 系列发动机采用压缩释放式制动, 也是目前皆可博发动机制动中升功率最高的。不过该机型的装机量并不高。6K10 系列发动机则是现在联合卡车的主力发动机, 它采用的则是泄气式制动, 制动效率略小;二是广西本部的产品和重庆良马合作。采用重庆良马的VVEB (可变气门排气制动器) 技术的发动机相对排量偏小, 目前已量产安装制动器的机型为6A/6J/6L/6M四个系列机型。据重庆良马的官方资料显示, 通过可变气门升程来提高低速制动力, 比欧美同类产品低速制动力高10%。6M系列发动机最大在2100r/min时制动功率为232ps, 6L系列发动机最大在2200r/min时制动功率为203ps, 6M最大在2300r/min时制动功率为170ps。目前装机的包括柳汽、解放青岛、北汽福田等。在玉柴国四产品介绍的资料中, 已经看到将VVEB作为玉柴6M系列发动机的标配。
上菲红的科索9 系列发动机引进的是依维柯发动机技术, 发动机制动也是作为标配引入。发动机采用顶置凸轮轴, 通过一组偏心轴套制动器的控制, 在压缩行程产生制动效果, 制动效率能够达到80%。科索9 发动机装配在杰狮车型上, 但很少看到这方面的介绍, 9L的排量对制动力也有限制, 不过量产的13L发动机则值得期待, 大排量发动机相应的发动机制动功率也要更大。
广汽日野车型只有进口13L发动机装配有辅助制动。广汽日野车型匹配由上海日野生产的P11C系列发动机以及进口的E13C发动机两种配置。大马力的E13C为进口发动机, 配有与皆可博合作生产开发的压缩释放式制动器, 11L的上海日野P11C装机量更大, 不过并没有采用这种高效率的压缩释放制动, 而是最普通的排气蝶阀制动。
东风d Ci11 系列发动机。d Ci11系列发动机是东风在消化吸收雷诺技术的基础上, 针对中国市场开发、具有自主产权的一款大功率节能型发动机, 功率覆盖340~420ps之间。目前东风d Ci11 发动机只供东风天龙和东风大力神使用。东风天龙d Ci系列发动机制动产品来自皆可博, 目前市场上拥有不错的装机量, 用户认可度也很高。东风康明斯ISZ发动机标配, ISL发动机可选装。由于康明斯和皆可博特殊的渊源, 东风康明斯发动机自然少不了发动机制动器的身影。13L的ISZ系列发动机将皆可博压缩释放式发动机制动作为标配, 这款发动机装备在天龙大马力牵引车、霸龙M7 等车型上。
重汽EVB采用曼技术。中国重汽的发动机配备的EVB和潍柴一样, 都是采用德国曼的技术。WD615国三机型以及D10/D12 系列发动机均已实现标配, D12 机型可以提供约240ps的制动功率。现在中国重汽和曼的合作后引入了曼的D20 系列发动机, 原机型或许能够更充分的发挥该技术的优势。
西安康明斯ISM发动机。西安康明斯是康明斯在国内的另一家卡车发动机合资企业, 主要生产ISM系列11L发动机, 同样配有皆可博压缩释放式发动机制动。此款发动机以康明斯ISM系列11L电控柴油发动机为基础开发而成, 其功率覆盖335~440ps。西康ISM11 发动机高度集成康明斯拥有完全知识产权的燃油喷射、进气、电控、燃烧优化、滤清和后处理等五大关键系统, 使这款发动机在系统兼容和性能方面优于同类产品。其配装的压缩释放式发动机制动装置, 将发动机变成了一个吸收功率的空压机, 其最高制动功率可以达到326 ps。西康的ISM发动机装配车型有欧曼和陕汽德龙系列, 不过这两个品牌的车辆也会装其它种类的发动机, 选购时应该加以区别。装载ISM发动机的欧曼CTX已经将皆可博制动器作为标配, 陕汽德龙F3000 用户可以进行选配。
六、结束语
3.天然气发动机技术概述 篇三
用更先进的技术推动绿色环保发动机的生产进程，是潍柴动力落实科学发展观的实际行动。多年来，潍柴动力一直致力于生态文明，其技术研发水平一直走在中国内燃机行业前列。与此同时，潍柴动力还是中国政府新能源发动机科技攻关计划项目承担单位，以强大的生产、技术能力与多家国际知名公司在新能源气体发动机领域有着广泛合作。
2008年，潍柴动力股份有限公司联合加拿大西港创新公司、香港培新投资有限公司共同签署合资成立潍柴动力西港新能源发动机有限公司。合资公司拥有以高压直喷为核心的国际领先的天然气发动机技术，集研发、生产、销售于一体，致力于向中国及国际市场提供应用于重型卡车、城市公交、船舶、发电、工程机械等领域的天然气发动机系列产品。
结合潍柴动力卓越的蓝擎发动机平台，引进加拿大西港的高压直喷技术，并经过合资公司和潜心研发，国际领先的高压直喷天然气发动机终于成功地落户中国。该发动机以天然气为主要燃料，同时保证了原柴油发动机的动力、扭矩和效率，给传统的火花塞点燃式天然气发动机带来了一次革命性的科技创新。
HPDI发动机采用氧化型催化器，在压缩上止点前用5%的柴油喷入气缸引燃，95%的天然气以300bar的压力喷入到火焰中成为主燃料燃烧做功，由此颗粒物质排放降低70%，CO2降低约20%，达到国Ⅴ排放标准。而柴油机要达到国Ⅴ排放需要采用成本较高的SCR（Selective Catalyst Reduction选择性催化还原系统）。
使用HPDI发动机，经济效益显著。首先，天然气价格低于柴油价格；其次，无节流阀发动机负载控制，节省了燃料的消耗，高压直喷喷嘴根据共轨喷射发动机设计，能够进一步提升性能，降低燃料消耗、排放和噪音。因此，用户的燃料成本可大幅度降低。
就可靠性来说，HPDI发动机零部件与柴油机通用性高，无需改动活塞和发动机本体，其运转形式与柴油机相同，可靠性达到同功率柴油机水平。由于排气温度低，有潜在的更高的可靠性。此外，HPDI发动机无需空燃比的控制，可避免爆震和失火。其热负荷也低于火花塞点燃式燃气发动机。
HPDI发动机保持了与原柴油机相同的功率和扭矩（WP12HPDI蓝擎发动机的额定功率为480hp/2100rpm,最大扭矩为1970N.m/1200~1500rpm），其动力性与柴油机完全相同，比火花塞点燃式燃气发动机功率和扭矩提高20%，可以解决点燃式燃气发动机高原功率不足的问题。
4.天然气发动机技术概述 篇四
1 现状分析
我们对故障部件进行鉴定分析,以明确机械损伤的出现机理。
活塞开裂是因为局部热值太高,热应力太大,加上早燃或点火延迟等不正常燃烧造成爆震,造成热疲劳和做功时的机械疲劳,使活塞开裂。
活塞上部有烧融现象,活塞环处有明显拉伤痕迹,第一道环的下侧隙明显变大,而且活塞环部位很多烧融的金属凝固物,说明第一道环在向上排气或压缩行程时受到极大阻力,很有可能是烧融的活塞和粘着在缸套上的金属阻碍做功。
整个活塞与缸套有拉缸现象,从各种现象可以推测出拉缸是因为活塞烧融后,金属粘着缸套以及活塞形状变化导致,而烧融是因为燃烧室内温度太高。
缸盖下端面(构成燃烧室的部分)有些发红和黑红沉淀物,发红说明燃烧不正常,也可能裂纹导致漏水。黑红沉淀物说明气体中有杂质或水与燃烧中的天然气起反应。
鼻梁的裂纹在排气门侧,说明排气温度高,热应力大,也说明缸内温度非常高。
根据现状可以得出如下结论:
1)缸内高温超过活塞和缸盖极限,而且有局部高温现象。
2)做功时容易爆震。
3)我们可以推测出天然气中很有可能杂质很多,并且热值很高。
2 故障原因分析
我们总结调研出现此类故障的所有原因,对故障原因进行筛选,与现状进行比对,从而找到真正的主因。
1)点火时间。点火调整不好,过早容易爆燃,过晚容易燃烧延迟,使大量热量在燃烧室淤积,易造成活塞烧蚀、推杆弯曲等故障。
正确调整点火时间,使一缸上止点对准刻度线,但旧车可以提前5度左右。
根据与厂家的交流,我们的点火时间调整方法正确,对车辆进行拆检,也发现点火时间正常。
2)车辆停驶时间过久。LNG即液化天然气的英文缩写,它的主要成份为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等其他成份组成。
长时间停放,LNG在罐内会出现分层,由于乙烷和丙烷的密度要比甲烷大,会沉淀在气罐底部;又因甲烷比乙烷、丙烷的沸点低,当温升造成压力升高时,压力超过安全压力阈值后,甲烷气体会从气罐的安全阀排出。造成罐内乙烷、丙烷比重不断升高。车辆重新行驶时,从气罐下部进入发动机燃烧的几乎全部为乙烷和丙烷,造成发动机短期内剧烈爆震的频率增加。
但根据车队反映,我们的车辆并没有长时间停驶。
3)氧传感器损坏。氧传感器主要作用是闭环调节发动机下一个工作循环的天然气供气量。传感器损坏后会出现供气量不能实时调节,就会出现混合气过浓或过稀;若混合气过浓,则存在燃烧不完全的现象,有产生放炮、爆震的可能。
氧传感器最怕进水,在冷车发动时,排气管非常容易集结水汽,氧传感器极易损坏,因为氧传感器也很贵,不少车辆都没再更换,但是未出现活塞烧蚀的类似故障。
4)增压器过量增压。使用与原机不相匹配的增压器会出现过量增压的现象造成发动机损坏。LNG气体机原先配套的是康悦牌增压器,近期新机出厂配套的是霍尔赛特增压器。我们采购的是配套的康悦牌增压器,与LNG气体机相匹配,不存在过量增压的问题。
因为气体机的供天然气量取决于进空气量,增压器“上机油”或增压器卸荷阀调节不当或漏气,会导致发动机进空气量无法有效调节,有可能导致发动机“飞车”现象,也容易造成发动机爆震、拉缸。我们对增压器进行检查,未发现“上机油”或卸荷阀调节不当或漏气。
5)燃气计量阀漏气。燃气计量阀是给发动机供天然气的执行机构,如果它漏气,会导致供给气缸的天然气量增加,混合气太浓,燃烧不完全,使缸内热值太高。
我们对几个故障车辆的计量阀进行检查未发现漏气。
6)气源问题。根据调查进口海气和国产气主要成分含量不同。
国内生产的鄂尔多斯气体甲烷含量约为96.48%,乙烷含量为2.31%,丙烷含量为0.44%。
从董家口进口的海气,多数是从澳大利亚和东南亚等一些国家采购的,本身在气源的稳定性上就存在各种成分不稳定的现象。从长运2016年3月15日所进批次海气的气质报告可以看出,乙烷含量高达7.87%,丙烷含量高达2.92%,而LNG气体的主要指标甲烷只有87.58%。
目前车辆使用LNG气体甲烷的含量标准约96%,乙烷、丙烷约2%~3%,方能满足车辆安全使用要求。目前国家对LNG气体的检测标准相对宽松,没有明确的成分比例含量要求,只限于热值。
由于LNG发动机电脑程序以甲烷数量为LNG气体的标定值,若LNG中甲烷含量低,则会有相应过多的乙烷、丙烷等参与燃烧,乙烷、丙烷热值高,过多的乙烷和丙烷参与燃烧,易引起发动机瞬态爆震、放炮等现象。
加注海气后,车辆在行驶中因热值过高感觉发动机动力增加,但发动机放炮、爆震、局部温度增高等异常现象同时存在。
3 结论
1)根据故障现状和各类原因综合分析,气源问题是形成此类故障的直接原因。
2)由于海气的乙烷、丙烷含量高,燃烧的热值比甲烷要高很多,使缸内温度高或局部温度高,天然气燃烧不均匀,又容易爆震,直接导致了活塞烧蚀、缸盖破裂等故障。
4 防范措施
1)正常情况下,全部改为加注国产鄂尔多斯、新疆广汇等产地的西北LNG气体,甲烷含量约96%以上。
2)如果用海气,需要更换程序,或者使用氧传感器;我们从潍柴厂家得到一款发动机标定程序,可以在乙烷和丙烷含量高的情况下使用,通过减少供气量,降低缸内温度,但发动机动力性会降低。
3)长时间停驶的车辆被启用时,需要放空罐内的天然气后,重新加注。防止瓶底沉淀很多乙烷、丙烷形成爆震。
4)发现有活塞烧融或拉缸现象后,立即检查增压器是否上机油及卸荷阀是否漏气,同时检查燃气计量阀是否漏天然气。
5)在发动机大项修时要正确装配点火正时器,避免错误的点火时间导致故障。
6)对驾驶员培训,提高相应的LNG气体机操作技能,特别是发动机突然动力异常强劲,需要及时停车汇报,需检查增压器、燃气计量阀、氧传感器、点火时间等处。发现发动机爆震、放炮、增压器温度异常等问题要及时停车检修。
5 效果
1)根据总结的措施操作后,没有再出现类似事件,基本解决此类故障。
2)为以后的类似故障解决提供了理论依据,提高了气体机的操作维护水平。
参考文献
[1]贺永德.天然气应用技术手册.北京:化学工业出版社,2010,1,1.
[2]金柏正,朱国军.液化天然气(LNG)客车使用与维修手册.北京:人民交通出版社,2014,7.
5.天然气发动机技术概述 篇五
水平定向穿越技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术,它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点,广泛用于天然气、石油等管线铺设施工工程中。
定向钻穿越施工解决了传统开挖施工对居民生活的干扰,对交通,环境,周边建筑物基础的破坏和不良影响;施工时,不损坏江河两侧堤坝及河床结构,不受季节限制,施工周期短、人员少、成功率高、施工安全可靠等;进出场地速度快,施工场地可以灵活调整,尤其在城市施工时可以充分显示出其优越性,并且施工占地少,工程造价低,施工速度快;大型河流穿越时,由于管线埋地深,地层内部的氧及其他腐蚀性物质很少,所以起到自然防腐作用,可以保证管线运行时间更长。但在管线穿越设计过程中由于设计人员不掌握穿越设计要点导致穿越失败甚至出现事故,耽误工期,本文将对穿越设计过程中要点进行阐述,以应对穿越工程事故风险:
2 水平定向穿越敷设要求分析
2.1 穿越断面应选择在水域形态稳定的地段,两侧场地应满足布设钻机、泥浆池、材料堆放和管道组焊的要求。
解释:定向钻的穿越断面选择和其他穿越方法的断面选择有相同之处,管段布置(出入土点和穿越曲线)要在水域形态稳定的场地上。还要求考虑穿越施工条件,场地大小满足钻机系统设备布置和管段组装、试压等工序需要,但场地的情况可以按照具体的工程作出调整。
2.2 采用弹性敷设时,穿越管段曲率半径不宜小于1500倍钢管外径;且不应小于1200倍钢管外径。有条件时尽量选取较大的曲率半径。
2.3水平定向钻敷设穿越管段的入土角宜为6°~20°,出土角宜为4°~12°,应根据地质条件、穿越管径、穿越长度、管段埋深和弹性敷设条件确定。
《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423-2013规定中入土角度进一步放宽,原来入土角为8°~18°,出土角没变,穿越技术在不断发展。比如定向钻穿越较深的冲沟、海沟,就要求大角度出入土。比如要求河堤下方埋深要深时可加大出入土角;在短距离穿越公路或其他障碍物时可以采用更小的出入土角度。
2.4 定向穿越深度应符合下列规定:
2.4.1 水域穿越管段管顶埋深不宜小于设计洪水冲刷线或疏浚深度线以下6m;
2.4.2 穿越铁路、公路、堤防建(构)筑物时,穿越深度应符合铁路、公路、堤防的规定;
2.4.3 穿越管段埋设深度应避开挖砂、采石、抛锚作业的影响。
对于是否需要冲刷线以下6m争议很大,设计考虑了地层结构的稳定性和抗压裂的稳定性,保证成孔稳定性要求;且考虑定向钻穿越存在深度的偏差等因素。尤其是近几年我国油气输送管道口径不断增大,如西气东输二线管道直径达1219mm,随着管径的增大,复杂地层中的穿越难度大为增加。为此,设计人员应根据地质条件,结合穿越河段水利部门的要求,并且要考虑挖砂、清淤、船舶抛锚、冒浆等不利影响,做出合理的穿越曲线设计。
2.4.4 避开挖沙、采卵石的影响,要穿越到可采地层之下,并保持一定深度。管道敷设之后虽不允许挖沙、抛锚,设计也要考虑。
2.5 穿越管段应根据地基土层的稳定性和密实性,采取防止地表塌陷的措施。
2.6 在水平定向钻穿越的管段上,除管端封头外不应有任何附件焊接或附加于管体上。若需在水域两侧设止水环,可在回拖完成后在穿越管段两端设置,并应保持防腐涂层的完整。
2.7 定向钻不宜在卵石层、松散状砂土或粗砂层、砾石层与破碎岩石层中穿越。当出入土管段穿过一定厚度的卵石、砾石层时,宜选择采取套管隔离、注浆固结、开挖换填措施处理。
解释:地层中钻孔的成孔性是水平定向钻能否敷设穿越管段的关键,在淤泥、流沙、卵石层中,成孔都很困难;在高强度且变化复杂的岩层中,由于岩性软硬变化也影响成孔顺直,易发生错台现象,不利于管段回拖。当两侧地质条件复杂时,可通过加套管隔离、开挖换填、地质改良硬化等措施,为定向钻扩孔、回拖创造条件。
2.8 管道回拖经计算需要采取降浮措施时,宜内设充水管配重。
定向钻的克服回拖阻力的主要方法之一就是降低浮力,因为穿越是曲线,大管径穿越不能直接灌水,一般采用“PE充水管”配重,让单位长度内管道的重量与泥浆的浮力接近,形成均匀配重。
2.9 一次穿越距离过长或穿越出入土点两侧均有套管时,宜采用导向孔对穿工艺施工。
本条针对定向钻对穿的两个条件提出了要求。主要基于一次穿越过长(超过1500m-2000m,不同管径和地质)钻杆扭矩难以满足要求,两端夯套管时一侧钻进施工可能存在定位偏差,钻具难以进入套管的情况,这些情况处理不好都会给工程带来一定风险。近年来对穿应用越来越普遍,成为应对长距离、复杂地层穿越的有力措施。
2.1 0 岩石层、卵砾石层等对管道存在划伤可能地段的定向钻穿越管道回拖时,应采取有效的措施保护管道不受损伤,其防腐层或外层保护层应耐划伤。
在岩石区段,由于岩性、风化程度的变化,岩石中裂隙、破碎带的存在,定向钻穿越钻孔会存在成孔不规则问题,另外洗孔时效果不理想,钻孔内可能存在坚硬的碎石块;长距离的沙层、砾石层穿越对穿越管体形成较强的摩擦;在加设套段地段,套管端部可能存在凹陷或棱角;这些现象都可能造成管段回拖时卡管、擦管,刮伤防腐层或划伤钢管。故强调定向钻穿越回拖时应做好管段的外侧防护措施,如直接采用耐划伤的防腐涂层,或在防腐层外部连续涂覆耐磨保护层。目前玻璃钢防护层应用较好,帕罗特耐磨涂层国内也有一些应用。
3 结论
在天然气长输管道定向穿越设计过程中,设计人员应慎重选择穿越断面,全面综合考虑穿越点的地质环境即及出土角、入土角及穿越曲率半径等相关参数,确保施工过程中钻孔及扩孔平稳进行;管道在回拖过程中应采取降浮措施,避免因回拖力过大而造成钻杆扭断事故。
摘要：水平定向穿越技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术,广泛用于天然气、石油等管线铺设施工工程中,本文详细阐述了在天然气长输管道定向穿越设计过程中,穿越断面、地质环境、出土角、入土角及穿越曲率半径等相关参数选择以及管道在回拖过程中如何采取降浮措施,为天然气长输管道水平定向穿越设计提供参考。
关键词：天然气长输管道,水平定向穿越:设计要点
参考文献
[1]霍峰,王玮,张文瑞,等.定向钻穿越管道外涂层应用现状与发展趋势[J].油气储运,2013,32(9):943-947.
[2]张宝强,焦如义,袁会赞,等.大口径长输油气管道非开挖穿越的适应性[J].油气储运,2012,31(11):871-873.
6.增压稀燃天然气发动机排放特性 篇六
天然气具有高热值、高辛烷值、低污染等优点。目前, 我国的天然气还没有充分利用开发, 储量十分丰富, 价格也比较低, 发展天然气发动机汽车有很大的优势[1]。采用稀燃技术是提高天然气发动机效率和降低排放的较理想的方法。同时, 稀燃可以降低缸内的燃烧温度, 从而降低NOx排放, 未燃HC和CO等不完全燃烧产物也因过量空气的存在而减少。另外, 由于缸内温度降低, 压缩比也可进一步提高以提高效率。
为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性, 本文进行空燃比和点火提前角调整试验, 获得不同工况下动力性和排放总体较优的点火提前角和空燃比等标定数据, 写入ECU, 进而对加氧化催化转化器后的发动机进行十三工况试验, 并分析了排放数据。
1试验介绍
试验采用的EQ系列发动机由东风汽车公司提供, 表1是发动机的主要参数。该发动机采用DELIPH公司ITMS-6F电控单元、单点电控CNG喷射、水冷式涡轮增压中冷、分组高能点火系统、空燃比开环控制。电控系统能在线修改怠速旁通阀开度, 点火提前角, 空燃比等控制参数。测功系统为洛阳南峰机电设备制造有限公司生产的W260-1800/7500电涡流测功机, 测功机能实现对发动机定转速、定扭矩等多种控制方式。空燃比分析仪是日本HORIBA公司生产的MEXA-720NOx空燃比分析仪, 该仪器利用氧化锆与氧离子反应产生的离子电位变化测量排气中的氧气浓度和NOx浓度。排放测量使用MRU GmbH公司生产的VarioPlus排放仪, 测量NO和CO均采用电化学的方法, 精度为±20×10-6, CH4采用NDIR (不分光红外分析) 方法, 精度为±0.02%。在此试验条件下进行了空燃比和点火提前角调整试验、加催化后的十三工况试验等。
2空燃比调整试验
2.1试验方法
空燃比调整试验采用2种方法。方法1为选定发动机转速, 在4种进气管绝对压力 (MAP) 条件下调整空燃比。方法2为在选定发动MAP条件下, 从400 r/min到2 800 r/min每隔200 r/min取转速点, 在每一转速下各指定MAP值点进行空燃比调整试验。同时测量各点的排放。
由于每个空燃比下可能会有不同的最佳点火提前角, 因此空燃比调整试验中首先在每个空燃比下调节点火时刻取得比较好的点火角, 选取原则为最大扭矩最小点火提前角, 即MBT点, 然后在此点火角下进行空燃比调整试验。
2.2空燃比调整试验结果
根据方法1选取1 400 r/min转速下的4种MAP进行试验, 分别研究了NMHC、NOx随空燃比变化的排放情况, 结果如图1所示。
由图1可知, NMHC排放随空燃比增大先减少后增加, 因为空燃比太小时混合气过浓NMHC排放较多, 而空燃比太大时混合气过稀燃烧不充分, NMHC排放也比较多。在各负荷下NMHC排放达到最低点时的空燃比也有所不同, 负荷越大则最佳空燃比越大, 从低负荷的19增大到高负荷的21。由图1可知, 各负荷下NOx排放在空燃比19～21左右达到最高值, 负荷越大, NOx排放达到最高时的空燃比越大;空燃比超过21后, NOx排放剧减, 达到24后NOx比排放低于5 g/ (kW·h) , 达到欧-Ⅲ排放要求。
根据方法2在MAP=87 kPa条件下进行调整空燃比试验, 结果如图2～图4所示。在图2中NMHC比排放自空燃比18开始一直增加, 与图1 基本保持一致, NMHC比排放高转速比低转速略有降低。总体上看, NMHC排放整体都比较小, 性能比较好。图3是MAP=87 kPa时的NOx随空燃比变化的曲线。在随空燃比变化曲线中, 可以看到NOx排放在空燃比21左右达到最高, 此时燃烧充分燃烧温度高[2], 生成了较多NOx。图4是MAP=87 kPa时NOx排放随转速变化曲线。NOx排放基本上出现先下降后增加的趋势, 比较燃烧温度发现, 每个空燃比下的燃烧温度都随转速增加而上升, 同空燃比下的氧浓度可认为基本一致, 分析NOx排放在中低转速出现降低的原因, 是反应时间导致, 随发动机转速增加, 生成NOx的反应时间越来越少, 所以NOx排放降低, 同时由于反应温度越来越高, 所以NOx排放又出现增加趋势。从而使发动机工作区域的最低NOx排放点基本出现在1 600～1 800 r/min之间。
3点火提前角调整试验
3.1点火提前角调整
试验中, 选择从转速400 r/min到2 800 r/min每隔400 r/min取转速点, 在每一转速下多个指定MAP点处进行测量取点标定, 这样基本上覆盖了发动机的整个运行工况面。
由于不同空燃比下的最佳点火提前角不相同, 试验过程中, 在各转速下先进行空燃比调整试验, 并综合考虑动力性和排放, 取得最佳空燃比, 见表2, 然后在此空燃比下再进行点火提前角的详细试验并记录, 得到点火提前角的变化规律和MAP图。
3.2试验结果与分析
以1 600 r/min为例分析标定结果和曲线。如图5所示, 在定MAP下, NMHC基本上随点火角增大先降低后增加, 其原因与比气耗基本一致, 点火角增大使燃烧更充分[2], 所以NMHC减少, 而点火角过大时后燃减少[3], NMHC排放增加。此外可以看到NMHC排放在中负荷时最优, 而大负荷和小负荷NMHC排放都比较多, 这是因为试验所用的此种稀燃发动机在大负荷时需要更好的动力性而采取较浓的混和气, 而小负荷时燃烧不充分所以产生了较多的NMHC。NOx在指定试验区域内一般随点火提前角增大而增大, 主要是因为点火提前燃烧温度不断上升造成的[5]。
4加催化器前后的十三工况试验
4.1十三工况试验条件
通过前面空燃比和点火提前角调整试验, 获得不同工况下动力性和排放较优的点火提前角和空燃比等标定数据, 写入ECU, 此阶段的试验在此控制参数下运行。空燃比数据见表2, 点火提前角数据见表3[4]。
试验按照GB17691—2001欧-II标准[5]采用的十三工况进行, 分别采用2种催化器, 比较不加催化器和加催化器时发动机排放, 研究加催化器后排放改善情况。催化器参数见表4。
4.2试验结果与分析
图6～图9为十三工况试验结果, 分别进行了不加催化器、加I型催化器、加II型催化器情况下的排放性能对比。图6为NOx排放, 由于催化器是氧化型催化器, 对NOx没有催化效果, 再加上不加催化器的发动机功率更高, 所以比较NOx的比排放量时不加催化器的时候反而有更多的点比排放更低。图7为CH4排放, 可看到在2种催化器下CH4排放都出现了大幅下降, 尤其是加I型催化器后CH4排放量很小。加II型催化器时怠速点转化效果不是很好, 此时的空燃比大概在18左右, 影响了十三工况排放量。图8为CO排放, 可以发现加I型催化器的排放规律类似于CH4排放, 转化效果较好, 将CO排放降低到很低的程度。而II型催化器对CO的转化效果不理想, 尤其是在怠速工况点。图9为NMHC排放情况, 可以看到I型和II型催化器都对NMHC起到了一定的转化效果, 相比之下Ⅰ型催化器转化效果更好一些, 尤其是在排放比较严重的怠速点。
经过计算得到各项排放的十三工况排放值, 如表5所示。从表5可看到, 发动机不加催化器与欧-Ⅱ标准相差不大, THC要差一些; NOx和CO排放小于欧-Ⅱ标准。而在加I型催化器后发动机十三工况的NOx、CH4、CO、CMHC排放值分别减少了15 %、97 %、78 %、60 %, 已经远好于欧-Ⅱ排放水平, 具有了达到欧-Ⅲ甚至欧-Ⅳ排放水平的潜力。加II型催化器后效果不佳, NOx排放值甚至出现了小幅上升。可见氧化催化转化器的转化效率和贵金属的含量密切相关。贵金属含量越高, 转化效果越好。
5THC排放中CH4的排放比例研究
图10为CH4与THC的关系。从图10可知, 在不加催化器的原机情况下, CH4在THC中的体积比例约为90 %左右, 证明在天然气发动机的THC排放中CH4占绝大部分, 是天然气发动机排放需要注意的重要部分。此外, 加催化器后CH4在THC中的比例出现下降, 说明催化器对CH4的催化效果明显。
6结论
(1) 定转速下, NMHC排放随空燃比增大先减少后增加, NOx排放随空燃比增加先增大后减少, NOx排放在空燃比19～21左右达到最大值。
(2) NMHC比排放高转速比低转速略有降低, NOx比排放排放随转速升高先减小后增加, 最低NOx排放点所对应的发动机转速为1 600～1 800 r/min。
(3) 定MAP下, NMHC随点火提前角增大先降低后增加, NOx排放随点火提前角增大而增大。
(4) 在天然气发动机的THC排放中CH4占THC排放的90 %左右;本研发项目所选用的氧化型催化器对CH4有很好的催化转化效果, 转化效率最多达到97 %。
(5) 本研发项目在加I型催化器后发动机NOx、CH4、CO、NMHC排放值分别减少了15 %、97 %、78 %、60 %, 远好于欧-Ⅱ排放水平, 具有达到欧-Ⅲ甚至欧-Ⅳ排放水平的潜力。研究结果表明:增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案。
参考文献
[1]Kato K, Igarashi K, Masuda M, et al.Development of enginefor natural gas vehicle[C].SAE 1999-01-0574.
[2]刘峥, 王建昕.汽车发动机原理教程[M].北京:清华大学出版社, 2001.
[3]蒋德明.内燃机燃烧与排放学[M].西安:西安交通大学出版社, 2001.
[4]孙宁.天然气发动机标定与催化器试验[D].北京:清华大学汽车系, 2006.
7.天然气发动机技术概述 篇七
1 发动机怠速不稳
1.1 故障原因
(1) 发动机温度过低;
(2) 节气门过脏;
(3) 高频电磁阀关闭不严;
(4) 高频电磁阀部分损坏;
(5) 分配气管脱落;
(6) 减压器膜片破损或老化;
(7) 减压器稳压腔旁通孔堵塞。
1.2 排除方法
(1) 检查并清理水循环系统;
(2) 清洗节气门体;
(3) 清理高频电磁阀阀芯和阀体;
(4) 更换高频电磁阀损坏部件;
(5) 重新连接分配气管;
(6) 清理并更换老化或损坏的膜片;
(7) 清洗旁通孔。
2 发动机运转不平稳
2.1 故障原因
(1) 进气压力 (MAP) 信号不正确;
(2) 减压器温度过低甚至结冰;
(3) 高频电磁阀关闭不严;
(4) 高频电磁阀部分损坏;
(5) 分配气管漏气或脱落;
(6) 减压器膜片破损或老化;
(7) 减压器稳压腔旁通孔堵塞。
2.2 排除方法
(1) 检查进气压力信号连线;
(2) 检查并清理水循环系统;
(3) 清理高频电磁阀阀体和阀芯;
(4) 更换高频电磁阀损坏部分;
(5) 清理并更换老化或损坏膜片;
(6) 清洗旁通孔。
3 发动机动力不足
3.1 故障原因
(1) 储气瓶内CNG量不足;
(2) 减压器温度过低甚至结冰;
(3) 电磁阀阀芯过脏;
(4) 高压管路堵塞;
(5) 减压器堵塞;
(6) 低压管路漏气或破损;
(7) 火花塞老化;
(8) 空气滤清器过脏;
(9) 氧传感器信号不正确;
(10) 减压器膜片破损或老化;减压器稳压腔旁通孔堵塞。
3.2 排除方法
(1) 充注CNG;
(2) 检查并清理水循环系统;
(3) 清理电磁阀、更换滤芯;
(4) 清理高压管路;
(5) 清理减压器;
(6) 重新安装或更换低压气管;
(7) 更换火花塞;
(8) 清理或更换空滤滤芯;
(9) 检查氧传感器或更换;
(10) 清理并更换老化或损坏膜片;清洗旁通孔。
4 转换开关无显示
4.1 故障原因
(1) 电源保险烧坏;
(2) 电源线接触不良;
(3) 系统接触线接触不良;
(4) 燃气ECU至转换开关连线损坏或插接不良;
(5) 燃气ECU损坏。
4.2 排除方法
(1) 换保险;
(2) 重新接线;
(3) 换燃气ECU
5 无法装换到CNG
5.1 故障原因
(1) 储气瓶内无CNG;
(2) 储气瓶上手动截止阀关闭;
(3) 一缸喷油信号不正确;
(4) 转速信号不正确;
(5) 进气压力 (MAP) 信号不正确;
(6) 节气门位置 (TPS) 信号不正确;
(7) 工作火线保险烧坏;
(8) 燃气ECU损坏;
(9) 燃气ECU检测出故障;
(10) 燃气ECU至转换开关连线接触不实。
5.2 排除方法
(1) 充注CNG;
(2) 打开手动截止阀;
(3) 检查一缸喷嘴电路和一缸信号线;
(4) 检查转速信号线;
(5) 检查进气压力信号连线;
(6) 检查节气门位置信号连线;
(7) 换保险;
(8) 换燃气ECU;
(9) 检查系统并清除故障记忆;
(10) 检查并重新连线。
6 转换至CNG熄火
6.1 故障原因
(1) 减压器上电磁阀接线不良; (2) 减压器上电磁阀损坏; (3) 进气压力 (MAP) 信号不正确; (4) 线束插接不良。
6.2 排除方法
(1) 重新接线; (2) 换电磁阀线圈; (3) 检查进气压力 (MAP) 信号连接线; (4) 检查并重新安装线束插头。
7 天然气耗量过多
7.1 故障原因
(1) 气瓶或管接头漏气; (2) 电磁阀芯O型圈密封不严; (3) 减压器一级进口密封不严; (4) 空气滤清器过脏; (5) 火花塞老化; (6) 氧传感器信号不正确; (7) 高压管线堵塞; (8) 低压管线破损导致漏气; (9) 高频电磁阀关闭不严。
7.2 排除方法
(1) 更换管卡重新密封各接头; (2) 清洗或更换O型圈; (3) 更换一级进口密封垫; (4) 清洗或更换空气滤清器滤芯; (5) 更换火花塞; (6) 检查氧传感器信号连接或更换氧传感器; (7) 清理高压管路; (8) 重新安装或更换低压气管; (9) 清理高频电磁阀阀芯或阀体。
8 燃料储量显示不准
8.1 故障原因
(1) 压力传感器连接线接触不良; (2) 压力传感器指针与外壳磨蹭; (3) 压力传感器损坏; (4) 压力传感器与压力表相对角度不准。
8.2 排除方法
(1) 重新调整接线; (2) 调整指针与外壳间距; (3) 更换传感器; (4) 调整角度。
9 排气不合格
9.1 故障原因
(1) 氧传感器信号不正确; (2) 控制器接地线接地不良; (3) 火花塞老化; (4) 高压管路堵塞; (5) 高频电磁阀关闭不严; (6) 三元催化器转化效率下降。
9.2 排除方法
(1) 检查氧传感器信号接地或更换氧传感器; (2) 重新连接接地线; (3) 更换火花塞; (4) 清理高压管路; (5) 清理高频电磁阀阀芯或阀体; (6) 更换三元催化器。
1 0 天然气汽车使用与日常维护时注意事项[3]
在对天然气汽车进行使用与日常维护时需要注意以下几点: (1) 使用汽油/CNG两用燃料车, 每次出车前, 除进行通常的车辆检查外, 还必须检查天然气供给系统管路、接头组件是否泄漏以及系统中有无其他异常现象。若发现有天然气泄漏、管路损坏及供给系统中其他异常现象, 要及时修复或排除; (2) 进行燃料转换时, 会出现燃料供给的过渡期, 此时发动机可能出现转速下降或轻微停顿的现象。为避免燃料转换时发动机熄火, 应尽量在发动机中高速工况下进行转换, 同时不要在交通拥挤、上下坡、转弯或视线不好的地方进行; (3) 使用天然气行驶时, 要注意勤换档, 不能拖档; (4) 在行驶中如发生轻微的天然气泄漏, 应立即停车, 关闭电源和储气瓶出口手动阀, 等天然气挥发、确保安全后, 再转用汽油行驶到服务站维修; (5) 在加注燃料时, 应停稳车辆, 拉起手刹, 关闭电源开关。请压缩天然气站的工作人员加注压缩天然气。加注完毕, 在确认加气枪与加注口完全脱开, 供气系统无泄漏现象后再起动行驶。
燃气系统故障是天然气汽车故障发生率较高的部位, 要求使用者使用前必须阅读相关的安全使用手册, 严格遵循其中的注意事项, 并且在使用过程中对故障现象能够给予科学的判断, 找出解决故障的方法, 故障排除后方可启动发动机。
参考文献
[1]李阳阳.汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统研究[D].长安大学硕士学位论文, 2012.
[2]蹇小平, 王俊红, 仇世侃, 等.电控汽油机故障模拟实验系统设计[J].汽车技术, 2007 (9) :44-47.