CN110206635A - 一种燃烧空气辅助补气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涡轮增压补气技术领域，公开了一种燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，包括：信号采集与控制系统、储气罐和三通电磁阀，储气罐和三通电磁阀之间通过供气管路连接，三通电磁阀通过第一补气管路和第二补气管路连接中冷器前盖，当信号采集与控制系统采集到发动机功率及转速突变的指令后，开启三通电磁阀，实现补气，当信号采集与控制系统接收到发动机转速恢复信号后，关闭三通电磁阀，结束补气过程。本发明在发动机有功率大幅突加需求时，或者在高海拔等空气稀薄的环境条件时，由于废气涡轮增压器响应速度慢或者增压器效率下降，导致发动机供气不足时，仍能通过向发动机强制供气，快速实现发动机的功率提升和瞬态指标等性能。

Description

一种燃烧空气辅助补气系统
技术领域
本发明属于大功率电站动力发动机的废气涡轮增压空气辅助进气领域，涉及一种适用于大功率电站动力发动机提高废气涡轮增压器瞬态响应特性的燃烧空气辅助补气系统。
背景技术
目前，大功率电站动力发动机增压空气系统的传统模式主要为废气涡轮增压空气经中冷系统进入气缸参与燃烧的进气方式，具体为：利用废气能量驱使涡轮增压器做功，将新鲜空气压缩后，通过中间冷却器降低进气温度后，通入气缸参与燃烧。这种方式可以提高进气压力，增加进气量，提高气缸内部的扫气效率，提高发动机功率。
传统的废气涡轮增压系统的进气效果完全依托于发动机排出的废气能量。当发动机负荷变化时，排气温度和动能随之变化，涡轮增压器的转速亦发生变化，从而改变送入气缸的空气量。
当前，大功率电站动力发动机的瞬态响应特性需求越来越高，尤其在用于核应急电站动力的情况下，要求发动机具有良好的功率突加性能和瞬态响应特性，在功率从0→50％突加时，发动机的转速能够在3秒内迅速恢复到正常范围内。
在该种需求下，常规的废气涡轮增压系统受限于自身转动惯量和废气能量滞后传递的影响，增压器的响应速度已不能满足使用需求，进而影响大功率电站动力发动机的功率突加和瞬态响应性能，甚至出现发动机灭车等问题。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：为解决大功率电站动力发动机在功率大幅突加的情况下，因增压器响应速度导致的发动机加载性能和瞬态特性较差的问题，提供一种适用于提高废气涡轮增压器瞬态响应特性的燃烧空气辅助补气系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃烧空气辅助补气系统，其包括：信号采集与控制系统、储气罐1和三通电磁阀8，储气罐1和三通电磁阀8之间通过供气管路连接，三通电磁阀8通过第一补气管路和第二补气管路连接中冷器前盖14，当信号采集与控制系统采集到发动机功率及转速突变的指令后，开启三通电磁阀8，实现补气，当信号采集与控制系统接收到发动机转速恢复信号后，关闭三通电磁阀8，结束补气过程。
其中，所述供气管路包括连接储气罐1和三通电磁阀8的第一空气软管5，沿储气罐1至三通电磁阀8方向，第一空气软管5上设置有截止阀2、调压稳压阀3和压力测量接头4。
其中，所述截止阀2有两个，两个截止阀2之间的管路上引出有一路通往空气起动系统的管路，该管路上也设置有一个截止阀。
其中，所述第一空气软管5和三通电磁阀8之间通过第一管接头6和第一空气接管部件7连接。
其中，所述第一补气管路均包括第二空气软管12，第二空气软管12一端通过第二管接头9和第二空气接管部件10连接三通电磁阀8，另一端通过弯管13连接中冷器前盖14，第二空气软管12上还设置有止回阀11。
其中，所述第二补气管路的结构和第一补气管路的结构相同。
其中，所述储气罐1的压力为2～4MPa。
其中，所述调压稳压阀3出口压力为0.6～1MPa。
其中，所述调压稳压阀3出口压力为0.9-1MPa。
其中，所述中冷器前盖14为带补气接口的中冷器前盖。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的燃烧空气辅助补气系统，在发动机有功率大幅突加需求时，或者在高海拔等空气稀薄的环境条件时，由于废气涡轮增压器响应速度慢或者增压器效率下降，导致发动机供气不足时，仍能通过向发动机强制供气，快速实现发动机的功率提升和瞬态指标等性能。
附图说明
图1为本发明燃烧空气辅助补气系统的原理图。
图中，1-储气罐，2-截止阀，3-调压稳压阀，4-压力测量接头，5-第一空气软管，6-第一管接头，7-第一空气接管部件，8-三通电磁阀，9-第二管接头，10-第二空气接管部件，11-止回阀，12-第二空气软管，13-弯管，14-中冷器前盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本发明燃烧空气辅助补气系统包括：信号采集与控制系统、储气罐1和三通电磁阀8，储气罐1和三通电磁阀8之间通过供气管路连接，三通电磁阀8通过第一补气管路和第二补气管路连接中冷器前盖14，当信号采集与控制系统采集到发动机功率及转速突变的指令后，开启三通电磁阀8，实现补气，当信号采集与控制系统接收到发动机转速恢复信号后，关闭三通电磁阀8，结束补气过程。
供气管路包括连接储气罐1和三通电磁阀8的第一空气软管5，沿储气罐1至三通电磁阀8方向，第一空气软管5上设置有截止阀2、调压稳压阀3和压力测量接头4。其中，截止阀2有两个，两个截止阀2之间的管路上引出有一路通往空气起动系统的管路，该管路上也设置有一个截止阀。
第一空气软管5和三通电磁阀8之间通过第一管接头6和第一空气接管部件7连接。
第一补气管路和第二补气管路结构相同，均包括第二空气软管12，第二空气软管12一端通过第二管接头9和第二空气接管部件10连接三通电磁阀8，另一端通过弯管13连接中冷器前盖14，第二空气软管12上还设置有止回阀11。
储气罐1的设计压力为2～4MPa，调压稳压阀3出口压力为0.6～1MPa，中冷器前盖14为带补气接口的中冷器前盖。
通过大量分析计算及试验验证，将合适的补气压力(调压稳压阀后)确定为0.9-1MPa，补气管路末端管径确定为DN18mm。(注：可根据匹配发动机额定功率实际大小，调整确定补气压力与补气管路内径)。
该套辅助补气系统的应用，实现了大功率发动机从0→50％功率突加过程，并且满足了用户需求的瞬态响应特性指标。
本发明作为大功率电站动力发动机提高废气涡轮增压器瞬态响应特性的燃烧空气辅助补气系统，应用描述如下：
当发动机有功率大幅突加需求或者在高海拔等空气稀薄的环境条件时，打开由储气罐1通向补气系统的阀门2(此时补气系统管路中所有的阀门均应处于开启状态)；发动机开始运行并收到控制系统发出的开始补气信号后，三通电磁阀8立即开启，储气罐1中的空气流经调压阀3(根据需要调整空气压力)、三通电磁阀8、止回阀11，中冷器前盖14后，两路分别进入两排分压空气冷却器和进气总管，最后强制进入发动机气缸，为发动机工作提供充足的空气，使燃料充分燃烧，提升发动机功率，弥补由于废气涡轮增压器响应不足或效率降低导致的发动机运行异常，改善了发动机加载性能和瞬态响应特性。当发动机运行转速再次趋于稳定后，三通电磁阀8接收关闭信号，补气系统停止工作。
由上述技术方案可以看出，本发明能大幅提高发动机在作为电站原动力时的进气系统效能，可有效提高发动机加载性能及瞬态响应特性；同时本辅助系统成本低廉、布置简单、操控方便，可在原单独的废气涡轮增压器进气基础上实现改装，达到增加进气充量，提高空气密度，达到优化燃烧、降低NOx排放、提高可靠性的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，包括：信号采集与控制系统、储气罐(1)和三通电磁阀(8)，储气罐(1)和三通电磁阀(8)之间通过供气管路连接，三通电磁阀(8通过第一补气管路和第二补气管路连接中冷器前盖(14)，当信号采集与控制系统采集到发动机功率及转速突变的指令后，开启三通电磁阀(8)，实现补气，当信号采集与控制系统接收到发动机转速恢复信号后，关闭三通电磁阀(8)，结束补气过程。
2.如权利要求1所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述供气管路包括连接储气罐(1)和三通电磁阀(8)的第一空气软管(5)，沿储气罐(1)至三通电磁阀(8)方向，第一空气软管(5)上设置有截止阀(2)、调压稳压阀(3)和压力测量接头(4)。
3.如权利要求2所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述截止阀(2)有两个，两个截止阀(2)之间的管路上引出有一路通往空气起动系统的管路，该管路上也设置有一个截止阀。
4.如权利要求3所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述第一空气软管(5)和三通电磁阀(8)之间通过第一管接头(6)和第一空气接管部件(7)连接。
5.如权利要求4所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述第一补气管路均包括第二空气软管(12)，第二空气软管(12)一端通过第二管接头(9)和第二空气接管部件(10)连接三通电磁阀(8)，另一端通过弯管(13)连接中冷器前盖(14)，第二空气软管(12)上还设置有止回阀(11)。
6.如权利要求5所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述第二补气管路的结构和第一补气管路的结构相同。
7.如权利要求1所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述储气罐(1)的压力为2～4MPa。
8.如权利要求7所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述调压稳压阀(3)出口压力为0.6～1MPa。
9.如权利要求8所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述调压稳压阀(3)出口压力为0.9-1MPa。
10.如权利要求1所述的燃烧空气辅助补气系统，其特征在于，所述中冷器前盖(14)为带补气接口的中冷器前盖。
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