天然气发电机组课件

天然气发电机组简介

1、概况2、与柴油机的区别（1）关键部件（2）进气部分（3）点火系统（4）气门间隙（5）控制部分3、结论

我厂的500kW增压燃气发电机组是以天然气等高热值气体为燃料的点火式气体机，主要与西门子技术发电机配套。其发动机部分是在T12V190型燃气机基础上开发的新产品，两种机型的通用化程度很高。此发动机在T12V190型非增压机型的基础上增加了增压系统和中冷系统，冷却系统采用高低温循环分开的方式，高温循环冷却气缸、机体、气缸盖等高温部件，低温循环冷却增压后的燃气、空气以及油冷器。进气方式上采用美国IMPCO公司生产的200T-1型混合器，属于自然吸气型。概况关键部件（活塞）与柴油机的区别天然气发电机组采用盆型结构有两个原因。1、可以减小压缩比。天然气发电机组的压缩比不能太大，否则容易爆燃。天然气发动机采用8.3：1的压缩比，而柴油机压缩比为14：1。3、天然气发动机没有像柴油机那样要求油－空气在燃烧室内形成气相混合物，因此其活塞顶部为平形的，而且由于天然气发动机燃烧室温度比柴油机高许多，若做成各种形状，则边缘、底台和口缘处将因持续高温而烧坏。关键部件（凸轮轴）与柴油机的区别天然气发动机凸轮轴与柴油机线型不同。柴油机气门重叠角是128°，这样可以有较充足的扫气时间，能够将气缸、气门、气缸盖等高温部件的温度降下来。而天然气发动机的气门重叠角是22°，扫气只能通过活塞推出，不能大面积扫气。这也是燃气机排温比柴油机高许多的原因之一。

关键部件（凸轮轴）与柴油机的区别

变压系统相对于恒压系统在废气能量利用和扫气过程组织方面有着明显的优点，但是随着增压压力pk的提高，在废气能量利用方面的优越性就逐渐损失。在低增压时（pk＜0.15MPa）恒压系统中的pT甚低，当排气阀刚打开时，压力pb远高于pT，随着气体自气缸中排除，气缸中的压力不断下降，在气缸压力下降至pT以前，气流通过排气阀将产生强烈的节流作用，这是能量损失的主要原因。另外，流出排气阀时的高速气流进入排气管后，由于排气总管较粗，流速大大降低，大量的动能通过气体分子相互撞击、摩擦和形成涡流而损失。相反，在高增压时（pk＞0.25MPa），恒压系统中可以建立的pT就较高，这时节流损失就相应减少。进入排气总管中的流速也相应降低，动能损失也减小。恒压系统涡轮前压力恒定，涡轮喷嘴环全进气，涡轮的效率较高，所以应采用恒压系统。我厂燃气机或柴油机的增压压力一般都低于0.2MPa，所以一般采用变压系统。与柴油机的区别关键部件（增压器）进气部分（空气）与柴油机的区别空气流程图空气两个增压器混合器中冷器蝶门进气管

气缸气缸盖进气部分（燃气）与柴油机的区别燃气流程图燃气调压阀进气管混合器蝶门气缸盖气缸进气部分与柴油机的区别接平衡管调压阀外形进气部分与柴油机的区别锥形阀接调压阀混合器外形这是美国IMPCO公司生产的200T-1型混合器。进气部分与柴油机的区别随发动机负荷的变化，混合器受调速器的控制与调节，以增减混合气的供给量，适应发动机功率的需要。该混合器利用混合器前后的空气压差来控制燃料气锥形阀的开度。当进入混合器的燃料气压力保持定值时，可使所形成的混合气中空气与燃气的体积比不变，使空燃比不因负荷不同而变。这对发动机的工况至关重要。图中空气从1进入混合器，可燃气从混合器内一根两端有锥形阀的横管进入混合器。该横管两端的两个锥形阀装在膜片总成4中，模片上有弹簧3。当混合器不工作时，两边的膜片在弹簧的作用下与混合器体5的侧壁紧贴，并带动上述锥形阀堵住横管的两端口而阻止可燃气的通过，使发动机停机。当发动机开始工作时，活塞吸气所造成的负压传到膜片处，并通过膜片座上的小孔将负压传到膜片弹簧的一侧，使盖2空间的压力降低，从而在空气管内的压力作用下将膜片向两侧推开，空气就按箭头方向进入混合器。同时膜片带动锥形阀向两侧拉开，可燃气进入混合器。从而形成可燃气—空气混合气而进入气缸。

进气部分与柴油机的区别

采用新概念预燃技术放大点火能量，实现多点点火，提高混合气燃烧速度。燃气在气缸内充分燃烧，提高了热效率。此预燃技术与传统预燃技术有质的区别，属于低容积预燃室，废气排出更加容易，发动机的热负荷也得到有效降低。功率也相应的提高10％，使发动机的性价比更具有优势。该技术为开发大功率、大缸径燃气机提供了技术保证，同时提高了我厂燃气机在天然气、沼气、煤层气等领域的应用水平。此技术获国家专利。预燃室点火系统与柴油机的区别气体燃料发动机点火系统与柴油机明显不同，与汽油机相比也有明显区别。柴油机采用压燃，无需点火系统，因此柴油机压缩比相对比较大。与汽油机相比一般天然气发动机比较大，缸径大，压缩比也比汽油机高，因此需要大点火能量的点火系统，点火电压也比汽油机高，一般为1.2～4×104。另外，气体燃料发动机点火系统还有电容器蓄能的能量高，可控硅的开关迅速，电压上升快，点火线圈瞬时电压高，火花强，点火成功率高，火花塞寿命长等特点。

点火系统与柴油机的区别磁电机点火系统点火系统与柴油机的区别数字点火系统安装图

点火系统与柴油机的区别安装传感器时，将发动机手动盘车至第一缸压缩上止点，即：第一缸进排气门均关闭，零刻度指针对准飞轮刻度盘零刻度位置；按上述位置，在飞轮刻度盘上对准零位传感器处，安装零位螺栓，传感器与零位螺栓间隙为0.3～0.5mm；凸轮传感器对准凸轮磁块，间隙为l～2mm；齿位传感器对准齿圈齿顶，传感器与齿圈齿顶间隙为0.3～0.5mm。检验标准：将发动机盘车到第一缸压缩上止点时，三个传感器同时正对相应检测部位，安装牢固，用塞规检测间隙符合要求。点火系统与柴油机的区别严格的说，发动机每一工况都存在一个最佳点火提前角。为简单起见，在最大工况和最低气耗之间折衷地选一常用工况作为整机最佳点火提前角。气体发动机燃用的天然气或石油伴生气在不同的井口和不同的开采期往往有一定差异，所以气体发动机也要定期调整点火提前角至最佳位置。气体发动机过早点火，会增加爆燃倾向，而过迟点火，又会增加过后燃烧的量，从而也降低热量利用率，增加排气温度和排气门温度，使排气门容易损坏。(点火提前角的调整)点火系统与柴油机的区别发动机点火控制参数存储在点火控制器内，基本参数包括发动机缸数、点火顺序、点火夹角、点火提前角、点火能量等。在发动机运转时，微处理器根据这些参数可实现发动机点火的精确控制。一般情况下，用户无需作任何调整。点火控制器内置的EEPROM存储器可记录发动机的运行情况，并可存储用户在使用现场设定的参数，如点火提前角、点火能量等。系统具有自我保护及对发动机的保护功能。当系统部件发生故障时，可避免误点火：当发动机超速时，可对发动机实施熄火停机保护。

系统具有扩充其它功能的灵活性，如根据用户需要设定“点火提前角／转速”曲线功能、实现防爆震闭环控制功能等。

(数字式点火提前角的调整)气门间隙

随着发动机工作中的气门磨损，原定的气门间隙将不断缩小。这就意味着气门开启时间的不断提前。排气门提前开启，既会减少工质的作功能，又会使排气门受到高温燃气的冲刷和侵蚀，从而明显降低其寿命。对涡轮增压燃气机来说，提前排气还使进入涡轮的燃气温度提高，这对涡轮承温能力也是不利的。

中国石化与柴油机的区别气门间隙的调整中国石化与柴油机的区别检测气门间隙。方法是：用塞尺塞入摇臂调整螺钉与摇臂横桥顶端间隙处。当塞尺能略感手涩的塞入，而能顺利通过时，则此塞尺厚度即为所测气门间隙值。若实测气门间隙超出规定值时，应进行调整，方法是：先松开锁紧螺母，按规定的间隙值选好塞尺，将其插入摇臂调整螺钉与横桥之间。用螺钉旋具向下旋转调节螺钉，使螺钉轻轻压住塞尺，然后用手捻转挺杆，当挺杆能转动而又有涩感时，即可用螺钉旋具固定调整螺钉位置，将锁紧螺母固紧。

控制部分中国石化与柴油机的区别500GF型燃气发电机组调速系统选用美国进口的WOODWARD调节器公司生产的电子调速系统。该系统由2301A型转速控制器、PROACTⅢ型电动执行器及驱动器、转速传感器、转速调整电位器、怠速／额定转速转换开关、24V直流电源及连接电缆组成。其中2301A型转速控制器安装在控制屏内，驱动器安装在发电机支撑底座斜面板上，执行器输出轴安装摆杆，通过杠杆与混合器蝶阀相连，以控制混合器的进气量。控制器采用模拟控制系统。控制部分中国石化与柴油机的区别来自转速传感器的交变脉冲电压信号，经控制器内频率／电压转换器转换成与发动机转速成正比的直流电压信号，此信号值与由转速调整电位器设定的电压信号比较，差值经比例（P）、积分（I）、微分（D）控制及衰减与快速修正，放大后输出0－200mA的电流信号到驱动器，驱动器将上述电流信号转换成特定的执行器位置信号。如果转速传感器检测的速度信号电压低于或高于转速电位器设定的给定电压，控制放大器就会发出信号以增大或减少转速，直到转速信号电压与参照电压相等。发动机转速稳定于设定转速。控制部分中国石化与柴油机的区别结论天然气发电机组作为我厂燃气机的定型产品，已经达到国内领先水平，发电效率＞35％，目前我厂正在试制600kW发电机组，主导机型500GF-RT能够稳定运行在450kW以上，特别适合油井伴生气等闲散气的应用。随着增压技术和混合技术的深入研究，天然气发电机组会越来越可靠，功率也会提高到新的台阶。电站小知识一、燃气发电量的简单计算根据燃气热值可粗略的计算出发电量，公式为：λ×Q/A=D(kWh/m3)；其中Q：燃气热值，MJ/m3；A:我厂燃气机热耗率，一般取11MJ/kWh；D：即为每方气所发电量，kWh/m3；λ：为计算系数，一般天然气取1，其他气体取0.8～1.0，热值越低，取值越低。

二、冷却水的计算根据电站装机容量可以粗略计算出所需外循环冷却水的流量，公式为：C×P＝S（m3/h）；其中C：常数，0.15m3/kWh；P：电站容量，kW；S：冷却水流量，m3/h。如：四台500kW机组组成的电站，燃用焦炉尾气，燃气热值