风电机组桨叶扭矩加载试验浅析

桨叶在不同工况下的扭矩是变桨控制系统在驱动过程中的关键,直接影响变桨控制系统的性能。本文利用动量—叶素理论,通过Blade仿真系统得到了不同工况下桨叶扭矩的最大值和最小值。运用直接扭矩控制方式搭建了加载试验系统。通过以上两者的结合提出了风电机组桨叶扭矩加载试验方法,其试验结果和实现过程为工程运用中桨叶载荷分析、研究及变桨控制系统性能验证作参考。     

变负荷工况对发动机动力性的影响

在分析变负荷工况对发动机动力性影响的基础上，着重讨论变负荷工况下，由于发动机扭矩调速外特性的非线性引起的发动机平均转速的下降，指出发动机平均转速的下降导致了发动机的实际平均输出功率下降，并提出了改善工程机械发动机动力性的建议。     

一种可与风轮高效匹配的水泵设计

为使风力提水机组能够高效匹配，设计了变扭矩容积式叶片泵，其特点是扭矩变化与转速二次方成正比，从而满足了风轮的输出特性，使风力提水机组既有良好的启动特性，又可将设计风速提高，达到了从启动风速到额定风速区间基本能够在高效工况下匹配。     

风电机组变桨系统载荷特性研究

以某3 MW风电机组为研究对象,对风电机组变桨系统非线性特性进行研究,证明变桨控制器增益与桨距角为反比例关系。使用GH Bladed软件建立变桨系统载荷计算仿真模型,对正常发电、紧急停机等多种工况下变桨驱动载荷进行仿真,分析不同工况下变桨驱动载荷的变化规律,说明由叶片载荷产生的变桨轴承摩擦扭矩在变桨驱动载荷中占有重要比例。提出基于多工况综合分析的变桨驱动电机选择方法。     

压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料瞬变工况下燃烧及微粒排放特性分析

针对压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料稳态及瞬态工况下的燃烧及微粒排放粒度分布特征进行了试验研究,分析了汽油掺入比例及EGR对发动机稳态及不同瞬变率的恒转速增转矩瞬变工况超细微粒数量排放的影响规律.结果表明:在大负荷工况下采用高汽油掺入比例的汽油/柴油混合燃料能够在不引起NOx显著增加的前提下进一步降低排气烟度,有助于拓展预混合燃烧过程负荷工况范围;但较高汽油掺入比例易导致油气过度混合,对HC及CO排放有不利影响,尤其会导致小负荷工况下CO排放显著增加.综合考虑不同负荷工况下运行情况,认为汽油掺入比例在40%,~50%,左右较为适宜.燃用汽油/柴油混合燃料时排气颗粒物更趋于细化,其微粒几何平均粒径较柴油明显降低.瞬变工况增负荷过程中,各模态微粒数量浓度均有所升高,随汽油掺入比例增大积聚态微粒数量增加程度变缓,当汽油掺入比例达到50%,时,在高瞬变率工况时积聚态微粒数量无明显增加.高比例EGR条件下,瞬变过程中积聚态微粒数量浓度在增负荷初期便急剧增加,燃用汽油/柴油混合燃料有利于缓解瞬态工况积聚态微粒数量急剧增加的程度.     

BTL/柴油混合燃料对柴油机瞬态工况微粒粒度分布的影响

试验研究了不同添加比例的生物柴油(BTL)混合燃料对高压共轨柴油机瞬变工况下微粒排放的影响,分析了不同瞬变率工况下微粒粒度分布特征,揭示了燃料理化特性对柴油机瞬态工况微粒排放粒度分布的影响规律。研究结果表明:瞬态工况下石化柴油、生物柴油燃料微粒粒数排放均呈双峰结构,核态微粒峰值在10nm附近,积聚态微粒峰值在60nm附近;石化柴油燃料微粒排放以大粒径积聚态微粒为主,占微粒总数的55%以上;BTL燃料微粒排放以小粒径核态微粒为主,占微粒总数的96%以上。随着工况瞬变率的减小,BTL燃料、石化柴油微粒平均数量排放均逐渐减少,BTL燃料下降更明显;石化柴油核态微粒排放受瞬变率的影响较为显著,BTL燃料受瞬变率的影响不明显。对于不同添加比例的生物柴油混合燃料,在小瞬变率工况,微粒排放数量随添加比例的增加缓慢上升;在中等瞬变率工况,添加比小于30%时微粒排放数量基本不增加,但核态微粒所占比例略有上升;在高瞬变率工况,添加比例大于10%时微粒排放数量大幅度上升。     

车用直喷柴油机加速工况下进气、供油及微粒排放的动态响应

采用自行设计的瞬态工况控制及测量系统，研究车用柴油机恒转矩递增转速工况下进气、供油及微粒排放的动态响应，结果表明，对于恒转矩递增转速瞬态工况过程，存在进气响应滞后和燃油流量超调的现象，随着转速增加率的提高，微粒及其可溶性有机成分和不可溶成分的排放量均增加。     

车用直喷柴油机排气微粒的排放规律

在直喷式车用柴油机的各种稳态工况下测量了排气微粒、微粒的不可溶组份和微粒的可溶组份的排放规律。试验结果表明，微粒的可溶组份主要产生于中、小负荷。微粒的不可溶组份峰值在大负荷，随空燃比减小而增加。     

车用直喷柴油机瞬态工况控制及微粒排放测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机瞬态工况控制及排气微粒的测试系统，该系统主要由普通电涡流测功机、简单电控系统、A／D采集板和微粒稀释取样袋等组成。此系统可实现柴油机一些基本瞬态工况的控制、数据的实时采集以及微粒的测量。     

燃氢燃气轮机的变工况特性

建立了考虑空气冷却的燃气轮机系统的变工况模型,对掺氮燃烧方式和纯氢燃烧方式下燃气轮机的变工况性能进行了计算和分析.利用Chemkin中基于氢气燃烧机理的燃烧模型,对2种燃烧方式下燃烧室内的燃烧特性进行了计算和分析,比较了燃烧区流体速度、层流火焰速度、点火延迟时间和NOx排放量.结果表明:采用纯氢燃烧方式的燃气轮机在扭矩裕度、喘振裕度和透平出口温度三方面的变工况性能都更优,但燃烧室内面临更高的回火可能性和NOx排放量.     

柴油机燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的试验研究

以野生小球藻生物柴油(Chlorella Biodiesel Fuel,CBF)-柴油作为混合燃料,利用186FA柴油机进行台架试验。在CBF的掺混比例分别为0%,3%,5%(B0,B3,B5)时,对柴油机的动力性、燃料燃用的经济性和燃烧及排放特性进行了比较分析。试验分析表明:柴油机燃用混合燃料时,与燃用纯柴油相比,随着CBF掺混比例的增加,其扭矩和功率略有下降,最大降幅均为4%;柴油机的油耗率和能耗率略有上升,且在高、中负荷时更为明显;柴油机的缸内压力、放热率峰值稍有减小,而压力升高率峰值稍有增大,缸内压力峰值最大降幅为3.4%,放热率峰值最大降幅为12.8%,压力升高率峰值最大增幅为13.7%;柴油机滞燃期缩短了0.5~1.0°CA、燃烧持续期延长了1.0~2.0°CA,缸内压力、压力升高率和放热率峰值的出现时刻均提前了1.0~2.0°CA,燃烧速度加快;HC,CO和碳烟的排放均有所降低,而NOX的排放逐渐增多,全负荷时HC和碳烟排放的最大降幅分别为14.1%和31.7%,NOX排放的最大增幅为9.7%,CO排放的降幅为6%~12%。     

进气涡流对车用直喷式柴油机瞬态工况下微粒排放的影响

用自行设计的喷气式可变涡流进气系统（ＡＩＶＳＩＳ）调节气缸内的涡流水平,试验研究了进气涡流对车用直喷式柴油机恒转速增转矩瞬态工况下微粒排放的影响,结果表明,对于一定涡流比的瞬态工况,随着转矩变化率的增大,柴油机的微粒排放量逐渐增加,涡流比越小,瞬态工况微粒的排放随转矩变化率增大的速率越高。相同转矩增长率的瞬态工况,随着涡流比的增大,柴油机微粒的排放量逐渐降低。提高恒转速增转矩瞬态工况缸内的涡流强度     

灰分分布系数对柴油机性能的影响研究

通过构建柴油机耦合柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的一维热力学仿真模型,研究了灰分分布系数对柴油机性能的影响,并重点分析了灰分分布系数对柴油机系统热效率的影响.结果表明:炭载量为6 g/L,灰分量为33 g/L时,DPF压降和捕集效率随灰分分布系数增加而上升;随着灰分分布系...     

柴油机微粒袋滤器的试验研究

本将袋滤技术用于柴油机生粒排放控制，根据柴油机的工作特点，研制了一结构较为紧凑的柴油机微粒袋滤器，在４８５Ａ柴油机台架上重点对柴油机的微粒质量排放特性，袋滤器的过滤效率、阻力及清灰效果进行了试验考察。结果证实，柴油机的质量排放浓度在高、低速工况下较高而在中等转速下较低，袋滤器的微粒捕集效率在不同工况下均高于９０％；袋滤器的清灰系统在整个试验期间能有效地工作而无故障。     

Effect of addition of hydrogen and exhaust gas recirculation on characteristics of hydrogen gasoline engine

The effects of exhaust gas recirculation (EGR) on combustion and emissions under different hydrogen ratios were studied based on an engine with a gasoline intake port injection and hydrogen direct injection. The peak cylinder pressure increases by 9.8% in the presence of a small amount of hydrogen. The heat release from combustion is more concentrated, and the engine torque can increase by 11% with a small amount of hydrogen addition. Nitrogen oxide (NOx) emissions can be reduced by EGR dilution. Hydrogen addition offsets the blocking effect of EGR on combustion partially, therefore, hydrogen addition permits a higher original engine EGR rate, and yields a larger throttle opening, which improves the mechanical efficiency and decreases NOx emissions by 54.8% compared with the original engine. The effects of EGR on carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions are not obvious and CO and HC emissions can be reduced sharply with hydrogen addition. CO, HC, and NOx emissions can be controlled at a lower level, engine output torque can be increased, and fuel consumption can be reduced significantly with the co-control of hydrogen addition and EGR in a hydrogen gasoline engine.     

车用增压二甲醚发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台D6114ZLQB柴油机上进行了燃用二甲醚（DME）的燃烧和排放特性的试验研究。研究结果表明：二甲醚发动机的外特性转矩特别是低速转矩比柴油机高；二甲醚喷油延迟角比柴油大，最高爆发压力、最大压力升高率、燃烧噪声比柴油低；二甲醚扩散燃烧速率比柴油快，燃烧持续期比柴油短。和柴油机相比，二甲醚发动机的NO，排放显著下降，其欧洲稳态测试循环（ESC的NOx排放比原柴油机降低41．6％；二甲醚发动机在全工况范围内碳烟排放为零。     

柴油机加装柴油机氧化催化器和催化型颗粒 捕集器装置性能评定试验研究

为了研究加装柴油机氧化催化器(DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)装置的柴油机性能,探讨DOC与CDPF的净化效率和再生特性随试验循环数的变化规律,搭建了柴油机高原试验台,并按13试验循环进行了性能评定试验。结果显示,在全负荷工况下,随着试验循环数的增加,发动机的进气量、转矩、功率和油耗均比未装DOC和CDPF的原机略有下降。同时,在排气后处理装置的后端,烟度和CO排放均趋向零,而NO_2排放增加,NO排放减少。将第1试验循环与第13试验循环进行比较后可以发现,DOC和CDPF的前端温度均比后端低,而排气后处理装置经13试验循环后仍具有较高的净化效率。与原机相比,加装排气后处理装置的发动机,经性能评定试验后的外特性有所下降,但在排气后处理装置后端的烟度和CO排放趋近于零,而NO_2/NO比例随发动机转速增加先升后降。此外,DOC和CDPF的后端温度低速时上升明显,后随转速升高而降低,直至趋于稳定,而CDPF的压差随转速增加先升后降。此时,捕集效率和再生效率仍保持较高水平。     

不同气压下燃用混合燃料对柴油机性能的影响

为了研究不同气压下B50混合燃料对柴油机性能的影响,对B50与B0燃料,在不同气压下做了台架试验,对燃烧特性、负荷特性、外特性等的试验进行对比分析。分析结果表明：相同气压下与燃用B0相比,燃用B50的输出扭矩、爆发压力、压升率和放热率等降低但峰值提前,其输出扭矩降低5%-7.06%,比油耗升高4.7%-6.9%;HC、CO和烟度分别下降31.4%、23.7%和27%,NOx排放升高8.7%。大气压力升高后燃用B0输出扭矩约升高19.5%,比油耗约降低7.5%;燃用B50输出扭矩约升高15.7%,比油耗约降低5.5%,在低速下尤为明显。结果表明B50的燃用性能不是太理想。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。