新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)等油耗和等排放的萬有特性

 

通過柴油發(fā)電機(jī)的速度特性和負(fù)荷特性，雖然能詳細(xì)地分析給定條件下的經(jīng)濟(jì)性和動力性等，但是由于發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的性能，以便針對不同的機(jī)型選用更好的柴油發(fā)電機(jī)，需要弄清楚在整個(gè)使用工況范圍內(nèi)其性能的變化或分布情況。為了全面地表示柴油發(fā)電機(jī)在各種工況下各種性能參數(shù)的變化特性，常應(yīng)用多參數(shù)性能指標(biāo)特性曲線。將這種在一張圖上表示多參數(shù)性能指標(biāo)的特性曲線，稱為萬有特性。

 

在發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)上，常用的萬有特性是在以平均有效壓力P_me為縱坐標(biāo)、轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)的P_me-n平面上，同時(shí)表示等油耗曲線和等功率曲線，也可以表示CO、HC、NO_x及煙度的等排放曲線。由此可正確地判斷常用工況下的經(jīng)濟(jì)性和排放特性等。因此，萬有特性對正確選用柴油發(fā)電機(jī)，以及對發(fā)電機(jī)組匹配研究具有重要的作用。

 

1、萬有特性的制取方法

 

過去經(jīng)典的萬有特性的制取方法，有負(fù)荷特性法或速度特性法。用這種方法制取萬有特性時(shí)，首先制取不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線組（或不同負(fù)荷下的速度特性曲線組），然后以人工處理的方法，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將負(fù)荷特性組（或速度特性組）轉(zhuǎn)換成等油耗線的萬有特性（圖1）。

 

圖1 萬有特性的制取方法

 

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，為試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理帶來了極大的方便。如MATLAB 軟件或ORING軟件等，將已獲取的負(fù)荷特性數(shù)據(jù)按軟件規(guī)定的數(shù)據(jù)格式輸入，即可自動處理成萬有特性。

 

2、等油耗萬有特性

 

圖2所示為發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)的等油耗萬有特性。其中最內(nèi)層的封閉曲線對應(yīng)著柴油發(fā)電機(jī)的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況區(qū)。等油耗線越向外，燃油消耗率越高，經(jīng)濟(jì)性越差。在水平（轉(zhuǎn)速）方向，曲線疏密程度表示柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性對轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性。如果水平方向等間隔的等油耗線比較稀疏，表明轉(zhuǎn)速的變化對經(jīng)濟(jì)性的影響較弱。否則，水平方向等油耗線

 

比較密集，表明在該轉(zhuǎn)速領(lǐng)域轉(zhuǎn)速的微小變化都會使得經(jīng)濟(jì)性惡化。同理，在垂直方向（負(fù)荷）上等油耗曲線的疏密程度，表示柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性對負(fù)荷變化的適應(yīng)性。如果垂直方向上曲線分布密集，表明經(jīng)濟(jì)性對負(fù)荷變化比較敏感。由此，可以確定如何運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)的控制策略問題。

 

一般對發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)要求最內(nèi)層的封閉曲線水平方向越寬越好，以便在較寬的使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，保證柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。對工程機(jī)械用柴油發(fā)電機(jī)而言，經(jīng)常使用于負(fù)荷變化較寬的工況，因此要求最內(nèi)層最經(jīng)濟(jì)的封閉曲線向縱向方向擴(kuò)展，以保證常用工況區(qū)的經(jīng)濟(jì)性。

 

圖2 柴油發(fā)電機(jī)等油耗萬有特性曲線圖

 

 

由于P_e＝T_tqn/9550∝p_men，所以在萬有特性上等功率曲線是一組雙曲線，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(yīng)的平均有效壓力p_me也畫在萬有特性上，就構(gòu)成了萬有特性的上邊界，結(jié)合最低轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速可確定柴油發(fā)電機(jī)實(shí)際能運(yùn)行的工況范圍。

 

3、等排放量萬有特性

 

通過萬有特性的分析，可以確定該柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)及低排放運(yùn)行區(qū)。但是，一般經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)和低排放運(yùn)行區(qū)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(yùn)行工況范圍也相互不一致。對動力傳動系統(tǒng)已確定的發(fā)電機(jī)組來說，柴油發(fā)電機(jī)常用的工況主要取決于發(fā)電機(jī)組的行駛條件，即發(fā)電機(jī)組的行駛速度和檔位，有級變速器的發(fā)電機(jī)組常用行駛工況一般都不會落在柴油發(fā)電機(jī)的最經(jīng)濟(jì)區(qū)。

 

圖3 NOX等排放量萬有特性分布圖

圖4 HC等排放量萬有特性分布圖

圖5 CO等排放量萬有特性分布圖

 

 

因此，研究開發(fā)節(jié)能又同時(shí)降低排放的技術(shù)措施，或如何通過動力傳動系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化匹配，盡可能選擇柴油發(fā)電機(jī)既經(jīng)濟(jì)又低排放的工作區(qū)域，對發(fā)電用柴油發(fā)電機(jī)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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