500gf1-2rw瓦斯发电机组产品设计和开发方案.doc

500GF1-2RW瓦斯发电机组产品设计和开发方案1 前言500GF1-2RW瓦斯发电机组是由12V190瓦斯发动机与发电机配套而成瓦斯发动机的主 要部件是在12V190柴油机的基础上进行研制开发的，并借鉴了我公司早期开发成功的其它 燃气机技术根据我公司多年的燃气机开发经验及近期的试验研究和技术攻关,我们对低浓度瓦斯气 发电机组方案进行了反复论证，通过认真分析研究最终确定方案，其关键的创新内容为：采 用电控混合技术、燃气与空气先混合后增压技术、预燃室技术和全电子控制技术根据煤矿 瓦斯气易燃易爆的特点，从安全角度出发，采収瓦斯专用阻火器，杜绝机组本身的故障对整 个煤矿瓦斯抽排系统的损伤2瓦斯发动机总体方案瓦斯发动机保留原柴油机的机体、曲轴、连杆等主重要部件，采用天然气机的气缸盖、 凸轮轴等关键部件原柴油机功率是882kW,瓦斯发动机功率为550kW,机械负荷降低了许 多，因此对这些主要部件的强度无需重新校核，机械负荷完全满足瓦斯发动机要求现只需 対进气系统、燃烧系统、活塞等进行重新设计，并对点火系统、增压系统、调速系统、起动 系统等进行了设计、选配该机型保留了原柴油机的结构紧凑、可靠性高、动力性能好等优 点，机器通用化程度较高。

发动机各主重要部件配置情况为：1）进气部分采M 2IIDK12V190型电控混合器进气方式分两路进气，每路进气管路上分别安装有燃 气过滤器、调压阀、止回阀、电控蝶阀、防爆阻火器和电控混合器，瓦斯气体先混合后增压, 然后中冷混合后的瓦斯气体釆用全电子管理系统进行控制，通过闭环控制调节空燃比，从 而达到控制燃烧的目的；瓦斯气体增压中冷后进入进气管前，在此安装控制蝶门进行调速; 采用低压进气，每个混合器配套一个调压阀，调压阀前安装电控蝶阀，对以视发动机工作情 况及时切断燃气供给考虑到安全性，在发动机瓦斯进气处与电动蝶阀之间、增压器与中冷 器之间以及中冷器出气腔与进气总管之I可均安装瓦斯专用阻火器，调压阀和电控混合器之间 安装止回阀进气总管安装一个自复位式防爆门，当进气总管产生冋火时，防爆门白动打开, 爆炸的高温气流从防爆门的缝隙中通过，起到消声和灭火的作用2） 排气部分保持原柴油机排气总管不变，排气管上设计有16个排温监测接口（12个单缸温度，4 个增压器进口温度）3） 冷却部分采用原柴油机大流量高低温水泵，作为内循环的动力，外部循环采用热交换器进行换热, 由冷却塔进行冷却或做余热利用4） 点火部分采用美国ALTRONIC公司生产的磁电机点火系统，包括磁电机、高压线圈、火花塞等进 口部件，运行安全可靠。

5） 起动部分采用DC24V电马达起动，用一台ST710型直流启动电机进行起动6） 增压系统采用脉冲混流式增压器，增压器的压比为1.8,满足发动机对气体流量的要求7） 调速系统调速系统选用美国进口的2301A电子调速系统该系统由控制器、驱动器、执行器三部 分、直流电源及连接电缆等组成其中控制器安装在控制屏内，执行器安装在发动机进气管 端部执行器输出轴安装有摆杆，通过杠杆与进气管节气门蝶阀相连，以控制混合气的进气 量8） 配气系统借鉴我公司天然气机系列产品经验，瓦斯发动机配气相位（以曲轴转角计）如下：进气门开（上止点前）11进气门关（下止点后）51排气门开（下止点前）51排气门关（上止点后）119） 活塞连杆部分爆燃和排气温度高是瓦斯发动机两个主要问题解决这两个问题，除了控制混合气温度 和确定合适的点火提前角等因素外，确定合适的压缩比是很重要的，根据190系列天然气机 的试验经验，重新设计了活塞，几何压缩比定为9:110） 油底壳部分油底壳采用YDK12V190、YDK12V190A. YDK12V190B三种形式YDK12V190为不加热型,空图1高浓度瓦斯发电机组燃气与空气混合燃烧工艺流程中冷器调速蝶门应用于南方等较暧和的环境；YDK12V190A为蒸汽加热型，应用于冬季气温较低的坏境; YDK12V190B为电加热型，也应用于冬季气温低的环境。

而YDK12V190A应用于离热源（如蒸 汽、热水）较近的场合，YDK12V190B应用于无热源，只用220VAC就可以，满足不同环境和 客户要求3瓦斯发电机组配套方案通过对国内外大型现代化燃气发电机组的分析研究，并对国内发电机生产厂家进行调 研，经过多次专题论证，最终确定发电机组配套方案瓦斯发电机组主要由瓦斯发动机、发电机、ECS集中控制电子管理系统或TEM电子管 理系统（用户可根据需要选择ECS或TEM）、控制屏、公共钢制底盘和配套冷却系统组成机组各主重要部件配置情况为：选用由山西汾西机器厂按西门子许可证制造的1FC6系列无刷同步恒压三相交流同步 发电机选用由我公司自行设计、制造的PCK2-RB500型低压发电机组控制屏控制屏具有过流、 短路、逆功率、欠频、欠压及发电机绕组温度高等保护功能；具有准自动同步、功率因数自 动控制等功能；也可与微机监控柜或发动机监控仪配合对发动机冷却水温度、机油温度、机 油压力、转速等进行监视、报警或自动跳闸等保护选用ECS集中控制电子管理系统，对发电机组所有运行参数实行监控，可以实现机组现 场监控及机组的启动、预润滑、紧急停机和空燃比的现场调整，集中控制柜的设计可大大减 少进入主控室的控制采集电缆，降低了成本，提升了可靠性，方便维护保养。

选用TEM电子管理系统，可以实现机组全部参数的自动釆集、显示、记录、报表打印功 能，包括缸温、排温、水温、油温、油压、转速、功率、电压、电流、功率因数、频率、累 计发电量、累计运行时间等参数；采用人机对话方式进行系统设置，实现机组的控制、保护 功能同时实现发动机空燃比的自动精确调整，可根据负载大小及甲烷浓度变化随时自动调 节燃气通道开度，实现稀薄燃烧；实现超速、油压低、逆功率、过电流、油水温高等保护功 能机组的冷却系统采用热交换器换热，通过两个机带水泵实现发动机的内部循环，外部循 环的冷却通过冷却塔来实现采用燃气机监控仪进行发动机转速、油压、水温、油温等参数的显示及监测，监控仪是 由单片机控制的全自动燃气发动机测控系统，可根据设定发出声光报警、远传报警等信号4瓦斯发电机组关键技术4.1电控燃气混合器技术电控技术是采用电子控制技术，通过闭环自动调节混合气空燃比，电控混合技术使发电 机组无条件适应煤矿瓦斯压力低和浓度变化的现实4. 2瓦斯与空气先混合后增压技术该技术通过利用发动机排余热将瓦斯与空气同吋增压，可实现直接应用煤矿抽排瓦斯发 电的目的，而不需要额外的瓦斯增压设备4. 3稀燃技术采用瓦斯与空气先混合后增压技术，调低空然比，配合新概念预燃室技术，在局部形成 点火能量相対优势，然后放大点火能量，提高甲烷燃烧速度，降低了发动机热负荷，提高了 发动机升功率，提高了经济效益。

4. 4 ECS集中控制电子管理系统或TEM电子管理系统发电机组配有ECS集中控制电子管理系统或TEM电子管理系统，对发电机组所有运行参 数实行监控，提高了机组可靠性，方便生产运行管理4. 5先导式调压阀技术该技术通过反馈燃气和空气信号，对调压阀进行更精确的控制，以减小燃气成分和压 力变化对机组的影响，实现机组稳左可靠运行。