新聞主題	柴油發電機等油耗和等排放的萬有特性

 

通過柴油發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濟性和動力性等，但是由于發電用柴油發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域進行全面的分析。所以，為了正確分析與評價柴油發電機的性能，以便針對不同的機型選用更好的柴油發電機，需要弄清楚在整個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。將這種在一張圖上表示多參數性能指標的特性曲線，稱為萬有特性。

 

在發電用柴油發電機上，常用的萬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濟性和排放特性等。因此，萬有特性對正確選用柴油發電機，以及對發電機組匹配研究具有重要的作用。

 

1、萬有特性的制取方法

 

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

 

圖1 萬有特性的制取方法

 

計算機技術的發展與普及，為試驗數據處理帶來了極大的方便。如MATLAB 軟件或ORING軟件等，將已獲取的負荷特性數據按軟件規定的數據格式輸入，即可自動處理成萬有特性。

 

2、等油耗萬有特性

 

圖2所示為發電用柴油發電機的等油耗萬有特性。其中最內層的封閉曲線對應著柴油發電機的最經濟運行工況區。等油耗線越向外，燃油消耗率越高，經濟性越差。在水平（轉速）方向，曲線疏密程度表示柴油發電機的經濟性對轉速的適應性。如果水平方向等間隔的等油耗線比較稀疏，表明轉速的變化對經濟性的影響較弱。否則，水平方向等油耗線

 

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

 

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

 

圖2 柴油發電機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也畫在萬有特性上，就構成了萬有特性的上邊界，結合最低轉速和額定轉速可確定柴油發電機實際能運行的工況范圍。

 

3、等排放量萬有特性

 

通過萬有特性的分析，可以確定該柴油發電機經濟運行區及低排放運行區。但是，一般經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。對動力傳動系統已確定的發電機組來說，柴油發電機常用的工況主要取決于發電機組的行駛條件，即發電機組的行駛速度和檔位，有級變速器的發電機組常用行駛工況一般都不會落在柴油發電機的最經濟區。

 

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，研究開發節能又同時降低排放的技術措施，或如何通過動力傳動系統參數的優化匹配，盡可能選擇柴油發電機既經濟又低排放的工作區域，對發電用柴油發電機具有重大的現實意義。

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