低噪声电站高温环境适应性研究及试验验证.pdf
《低噪声电站高温环境适应性研究及试验验证.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低噪声电站高温环境适应性研究及试验验证.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、18与车辆移动电源2023年第3期低噪声电站高温环境适应性研究及试验验证张红忠,杨树柏,任晓军(国家内燃机发电机组质量检验检测中心,兰州,7 30 0 5 0)摘要:通过对低噪声电站高温环境适应性的影响因素的分析,从设计和试验两个维度进行了设计研究和试验验证,提出了低噪声电站在高温环境条件下解决噪声抑制、降低功率损耗及可靠工作的思路,并进行了试验验证工作,高温环境适应性满足设计要求。关键词:低噪声电站;高温;环境适应性;研究验证Doi:10.3969/j.issn.1003-4250.2023.03.005中图分类号:TM624文献标志码:A文章编号:10 0 3-42 5 0(2 0 2 3
2、)0 3-0 0 0 18-0 51问题的产生随着经济社会的不断进步和科学技术的高速发展,低噪声电站在高温环境下能够正常工作,已成为当前军民品电站市场的普遍需求。低噪声电站的设计除了要求主要噪声源柴油发电机组本身噪声低外,还需将其封闭在一个密闭空间,以求降低其噪声影响,而处于密闭空间的机组运行又带来了运行温度的急剧升高,随着军民品电站产品更高的要求,高温环境适应性设计研究成为一个持续的发展方向,这就引发了低噪声电站高温环境适应性的研究课题。2国内低噪声电站高温环境适应性研究现状兰州电源车辆研究所有限公司(以下简称兰电所)作为行业技术归口所,在电站的环境适应性研究方向经验丰富,自上世纪八十年代中
3、期就开始了低噪声电站的设计研制,当时机组功率多限于100kW以下,依靠大空间小机组、风扇强制通风等措施来解决主要问题。九十年代中期开始军用野营电站装备的降噪和高温环境适应性设计,降噪和高温性能同步设计、同步试验并验证,噪声水平达到了1米处的6 0 dB(A)以下、环境温度40 下正常工作,其技术获得了国家科技进步二等奖。2 0 10 年以后,随着军民品电站向着小型化、轻量化和高功率密度两个方向发展,行业企业面临着解决小型化、轻量化带来的高温性能下降的突出问题和矛盾,多数产品无法一次性通过高温试验考核,为降噪带来的高温环境适应性能力下降很大,高温条件下功率损耗过大,再次将高温环境适应性研究课题摆
4、在了全行业面前,清华泰豪、郑州佛光、郑州金阳、威海广泰、重庆鼎工、无锡华友、无锡华源凯马、无锡欧玛等一大批企业均围绕军品需求,前后开展了大量的研究,兰电所凭借国家内燃机发电机组质量检验检测中心高温试验室的便利条件,几乎所有的军品电站均进行了多轮高温试验考核、开展了高温环境适应性的结构设计、部件选型、电气控制高温能力提升等涉及高温环境适应性研究方面的研究,高温环境适应性研究成为军品研制的一个重要课题。与此同时,行业企业纷纷八仙过海、各显其能的在结构优化、分体式布局,分体式水箱及其技术研究应运而生,发电机组用控制器等部件亦从高温环境适应性要求出发,逐渐开发出了满足高温要求的新的部件。2020年后电
5、站功率要求更大,向6 0 0 kW以上功率段发展,从单机组向双机组电站发展的趋势更19与车辆2023年第3期移动电源加明显,使得低噪声电站的高温适应能力面临着新的挑战。3高温环境下电站的应对措施研究3.1良好的电站通风为使电站在高温条件下能正常工作,必须保持电站良好的通风条件,良好的通风系统必须保证能使机组正常工作所需的足够的空气流入和排出,并可在电站舱内实现自由或强制循环。电站机组舱内应有足够大的空间,确保气温保持均衡、空气顺畅的流通。在机组舱内空间有限的条件下,须综合进风、排风、消声器、散热器等布局及其设计。3.1.1进风系统进风门(口)位置选择应考虑在灰尘浓度小、无异物遮挡、防雨水进入,
6、有良好的空气对流,同时尽可能远离排烟口避免热空气回流等。进风口面积及进风量须保证电站高温工作时所需新风供应,一则要保证发动机高温环境正常工作;二则要给机组创造良好的散热条件,进风系统主要包括进风道(进风消声器)和发动机、发电机本身的进风管路、通路,进风道须使外界的新鲜空气经其顺畅地进入机组进风系统,鉴于降低进风噪声的目的,该进风道不可过于顺畅,应避免空气流的直通,在噪声传播通道(也即空气气流通道)上设置多次变向、变径、空间体积突变来衰减噪声。鉴于减少电站功耗的目的,又不能将进风系统设计的过于复杂,否则虽可达到降噪的目的,但功率却损耗过大,丧失了电站的功率这一功能性关键指标。可见进风系统的设计是
7、电站在高温环境下工作功率与降噪之间作一个平衡性的取舍,这点需在产品研制实践中去摸索总结。电站运行时,机组舱内的换气量应大于或等于柴油机燃烧(发电机相比发动机的换气量此处忽略)所需的新风量与维持舱内温度所需新风量之和,即C=Ci+C2,其中Ci是维持舱内温度所需的新风量,C2是维持柴油机燃烧所需的新风量。C,=0.078xPxT.(1)式中:Ci一维持舱内温度所需的新风量(m/s);P一柴油机额定功率(kW);T一舱内温升()。设计中一般可依式(2)设计进风口面积S进1.2 kS(2)式中:S进一进风口面积(m);S散一柴油机散热水箱的有效面积(m);k一风阻系数(见表1)。因此,进风量计算如式
8、(3):Q u(S uxV 进)/k(m3/s).(3)式中:Q进一计算进风量(m);S进一进风口面积(m);V进一风速(m/s)一般取3级风的风速平均值4.4(m/s)进行计算,最强风速不应超过8(m/s)。表1风阻系数附加物k无降噪1防鼠网1.051.1百叶窗1.21.5降噪箱3降噪箱+防鼠网3.053.1降噪箱+百叶窗3.23.53.1.2排风系统排风对电站的高温适应能力至关重要,一是其位置的设置,二是排风朝向确定,三是排风道结构及其气流走向,四是排风口大小及其排风量。(1)位置排风口在电站舱外出风位置应无遮挡物,尽可能远离进风口,从降低风阻和电站正常工作考虑,排风口离前面障碍物的距离应
9、大于6 0 0 2 0 0 0(mm),当然是越远越好,但实际设计中受客观布局等的限制,这个距离不会满足上述要求时就要充分评估其影响。202023年第3期移动电源与车辆(2)朝向一般排风口朝向有前排、后排、侧排、顶排,其中顶排对地面的噪声敏感点影响变小,测量的噪声值最低,带来的主要问题是防雨、防尘的难度增加,前、后、侧排则影响电站的整体视觉,理论上对功率无直接影响关系。(3)结构及气流走向排风系统是从柴油机排风(水箱)开始,通过排风系统沿其通道流动,最后从电站外部排风口,将冷却后的热风排到大气中的全部结构部件的统称。柴油及排风口中心位置应尽可能与机组散热器芯的中心位置一致,排风口的宽高比要尽可
10、能与散热器芯的宽高比相等,为防止热空气回流及机械振动向外传递,在散热器与排风口之间应加装弹性减震喇叭形导风槽(罩)。排风系统内部结构应导流以避免出现紊流,减少风阻,结构走向引导热空气按导向进行流动,结构设计不合理时将出现发动机过热,高温工作失效而无法带载。(4)排风口大小及其排风量排风口的面积应大于水箱的有效面积,当在排风口安装百叶窗及金属防护网时,应确保排风口净面积最小不低于散热器芯有效面积的1.4倍。排风口面积的计算见公式(4)。S排 kXS(4)散式中:S排一排风口面积(m2)S散一柴油机散热水箱的有效面积(m2)k一风阻系数排风量计算见公式(5)排=(S散XV排)/k.(5)式中:Q排
11、一计算排风量(m/s)V排一风速(m/s);一般取3级风的风速平均V排一风速(m/s);一般取3级风的风速平均值4.4(m/s)进行计算,但最强风速不应超过8(m/s)。3.2消声器出于抑制电站噪声的目的,消声器的设置是至关重要的,但消声器会形成背压,消耗电站功率,为此消声器的重要性能指标之一便是消声器降低功耗应控制在电站(机组)功率的5%以内。在总体布局上,消声器可布置在机组舱内、排风舱内或舱外。布置在舱内时会使舱内温度升高,电站的高温适应能力下降,因此须对消声器采取隔热措施防止热辐射在舱内,同时其布局应避开风路以尽可能对舱内进、排风减少影响。3.3双机组电站高温环境适应性设计双机组电站相比
12、单机组电站,其密闭空间内通风散热的空间大幅缩小,高温环境适应性设计成为设计难点,需要重点攻关。双机组电站需根据各自进风、排风量大小和其风路设置各自独立的进排风道,每个机组的进风系统不能互相干扰,排风系统也要相互独立,不能互为干扰,在结构布局时,尽可能避免双机组的互相“抢风”,在易“抢风”的空间位置设置障碍,为加强通风散热效能,在排风道内设置强制排风风机,可提高通风效率,是双机组电站高温环境适应性提升的一项有效措施。电站在环境温度+40 工作时,电站舱内温度达+5 5 以上,因为电站工作要求在额定功率下运行,为此电气线路、电气元器件、控制器、显示单元等要经受得住连续12 小时的高温5 5 以上的
13、耐热运行可靠成为最基本的要求,高温试验中由于电气设计的高温环境适应性能力不足,导致试验失败的产品也较为普遍。3.4分体式电站高温环境适应性设计分体式电站是一种将发电机组中散热器与发动机分离,不再用发动机风扇直接进行冷却,而是通过直流或交流风扇实现对散热水箱的强制散热的一种电站技术形式,近年来在兆瓦级电站和小型发电机组上得到迅速发展。分体式电站相对一体式电站,其在高温环境下的机组功率损耗更低,持续高温运行时间更长,高温环境适应能力有较大幅度的提高,在高度空间有限(如车载式)条件下更易布置,是目前电站尤其是大功率电站流行的一种电站形式,其机组舱和散热舱分别设置,通风系统根据内装机组和散热器的21与
14、车辆移动电源2023年第3期通风和散热要求分别设计,其原理与一体式机组相同。4低噪声电站高温环境适应性试验验证高温试验是对低噪声电站高温环境适应性的验证手段,按照GJB1488A军用内燃机电站通用试验方法方法9 0 1 高温试验方法,其程序如下:(1)将电站静置于高温试验室(或满足温度要求的自然条件中),使高温试验室升温,直到温度条件(例40)满足产品规范要求,从初始的温度升到满足要求的温度的时间和每小时的升温量按产品规范要求。详细记录升温过程并绘制升温曲线;(2)当高温试验室的温度达到产品规范规定的温度,电站达到热平衡状态时开始计时,直到达规定的时间 6 h;(3)电站已满足上述静置要求后,
15、启动并整定电站在规定负载、额定功率因数、额定电压和额定频率下运行。每隔30 min记录一次电流、功率、电压、频率、功率因数、水温、油温、环境温度、发动机进出风温度、相对湿度、大气压力;(4)在连续运行规定的时间后,再按产品规范规定的过载量和时间进行过载运行,每隔1 5min记录一次相关情况。从标准程序来看,高温试验对温度、升温时间和升温量、过载量、过载时间均未作统一要求,而是按照产品规范的要求来做,因此,产品的高温环境适应性能是某具体产品的要求,其高温试验也是对其产品规范规定的高温性能的验证。验证实践中,大多数产品对高温环境如40 温度很敏感,相差2、3度也会出现明显的功率不足、运行异常,甚至
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 噪声 电站 高温 环境 适应性 研究 试验 验证
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。