俞天潤(rùn)

摘要：本文簡(jiǎn)單分析了小型燃汽輪動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)，并介紹小型燃?xì)廨唲?dòng)機(jī)為動(dòng)力的輔機(jī)電站技術(shù)的研究情況，并對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的可行性進(jìn)行分析，旨在提高小型燃動(dòng)輪機(jī)的整體節(jié)能效果，提升能源使用效率。

關(guān)鍵詞：小型燃?xì)廨啓C(jī)；輔機(jī)電站技術(shù)

隨著人們節(jié)能意識(shí)不斷覺(jué)醒，高效、節(jié)能逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪嘘P(guān)注的重點(diǎn)，小型車(chē)輛是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾M成部分，其節(jié)能、生產(chǎn)效果得到更多人的關(guān)注。小型燃?xì)廨啓C(jī)屬于一種新興電源裝置，其分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行能力強(qiáng)，能滿足車(chē)輛不同行駛情況下的需要?，F(xiàn)階段，人們對(duì)小型燃?xì)廨啓C(jī)的研究不斷深入，小型燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)功率已從傳統(tǒng)的數(shù)十千瓦發(fā)展到數(shù)百千瓦甚至更多，它作為典型的軍民兩用裝置快速發(fā)展，在國(guó)防、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)小型燃?xì)廨啓C(jī)為動(dòng)力的輔機(jī)電站技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

1.小型燃汽輪動(dòng)機(jī)的性能分析

與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃?xì)廨唲?dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，本文簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)幾種發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 幾種發(fā)動(dòng)機(jī)性能統(tǒng)計(jì)

組別 （小型）燃?xì)廨唲?dòng)機(jī) 柴油機(jī) 轉(zhuǎn)子機(jī)

優(yōu)點(diǎn) ①體積小，質(zhì)量輕，方便攜帶，能滿足多種情況下的行車(chē)要求；②使用壽命長(zhǎng)，安全可靠；③不受氣候影響；④可使用多種燃料 ①經(jīng)濟(jì)性能好，燃料費(fèi)較低；②相關(guān)配套技術(shù)相對(duì)完善，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)化處理；③安全可靠 ①質(zhì)量較輕，且體積相對(duì)較?。虎诎踩煽?；③維修方便，且維修費(fèi)用較低；④采購(gòu)費(fèi)用低

缺點(diǎn) ①采購(gòu)費(fèi)用較高 ①質(zhì)量大，且體積較大；②在寒冷地區(qū)需要注意啟動(dòng)加熱問(wèn)題；③只能使用采油 ①在寒冷地區(qū)需要注意啟動(dòng)加熱問(wèn)題

由表1可發(fā)現(xiàn)，燃汽輪動(dòng)機(jī)除采購(gòu)費(fèi)用較高外，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力、發(fā)動(dòng)機(jī)體積等均優(yōu)于其他發(fā)動(dòng)機(jī)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2.小型燃?xì)廨啓C(jī)為動(dòng)力的輔機(jī)電站關(guān)鍵技術(shù)分析

軍用車(chē)輛由于性質(zhì)不同，因此往往裝備輔助電站，保證能在車(chē)輛電力不足的情況下為車(chē)輛提供備用電力。與此同時(shí)，輔助電站與渦輪增壓系統(tǒng)的工作參數(shù)具有相似性，為進(jìn)一步減小體積，本文結(jié)合相關(guān)資料，提出渦輪增壓系統(tǒng)與車(chē)載輔助微型燃?xì)廨啓C(jī)電站一體化的方案（下文簡(jiǎn)稱為ITSGS），對(duì)輔助電站關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

2.1 ITSGS工作原理

本文統(tǒng)計(jì)ITSGS工作原理，該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，電控單元輸出裝置能根據(jù)相關(guān)信號(hào)，掌握燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行情況（主要指虛線區(qū)的功能切換）。當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)或加速時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)進(jìn)氣壓力；在大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，渦輪的一部分動(dòng)能就會(huì)通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，并被儲(chǔ)存。

在整個(gè)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能根據(jù)小型燃?xì)廨啓C(jī)工況，通過(guò)燃燒室燃燒所產(chǎn)生的能量實(shí)現(xiàn)功率輸出，產(chǎn)生電能；而產(chǎn)生的電能接受逆變、濾波等處理后，完成電能儲(chǔ)存，最終為負(fù)載提供使用能源。

2.2 ITSGS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段外匯熱氣研究結(jié)果與生產(chǎn)技術(shù)，本文所分析的ITSGS系統(tǒng)主要采用簡(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)熱力系統(tǒng)，符合當(dāng)前小型燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)要求。

考慮車(chē)輛廢氣排放的相關(guān)要求，在渦輪葉輪與壓氣機(jī)之間設(shè)置蝸殼體，蝸殼體之間還要設(shè)置相應(yīng)的潤(rùn)滑管路與軸承，葉輪不采用背靠背的布置方式，保證渦輪側(cè)無(wú)法向多數(shù)小型燃?xì)廨啓C(jī)一樣，不會(huì)出現(xiàn)燃燒室空間過(guò)大的情況。由于小型燃?xì)廨啓C(jī)的噴油量較小，若采用傳統(tǒng)的多管燃燒室，會(huì)導(dǎo)致各管間所分配到的噴油量減少，最終導(dǎo)致噴嘴在工作過(guò)程中更容易出現(xiàn)堵塞、腐蝕的現(xiàn)象，不利于提高ITSGS系統(tǒng)運(yùn)行效率。因此，本文所選擇的燃燒室為小型單管燃燒室，通過(guò)在渦輪機(jī)體上水平布設(shè)燃燒室，靈活確定燃燒室容積，有利于進(jìn)一步提高工作效率與檢修效率。從造價(jià)方面來(lái)看，本文所介紹的ITSGS系統(tǒng)熱效率較低，但與傳統(tǒng)的車(chē)載電站的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力源相比，該技術(shù)在成本、改善車(chē)輛功能等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以做進(jìn)一步推廣。

2.3 ITSGS系統(tǒng)可行性分析

根據(jù)性能、質(zhì)量等因素，評(píng)價(jià)ITSGS系統(tǒng)可行性。按照燃?xì)廨啓C(jī)工作流程與既定的（可行性研究過(guò)程中所選擇的目標(biāo)）部件工作效率，取當(dāng)前渦輪燃?xì)鉁囟扰c氣壓機(jī)增壓比，計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)各方面參數(shù)（包括溫度、比熱度、輪機(jī)壓力等），根據(jù)所要達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)功率確定空氣流量，也可以根據(jù)上述數(shù)值確定燃?xì)廨啓C(jī)功率。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單分析了小型燃?xì)廨啓C(jī)為動(dòng)力的輔機(jī)電站關(guān)鍵技術(shù)。從小型燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)勢(shì)入手，分析其在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中所發(fā)揮的積極作用；之后根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與資料，分析ITSGS系統(tǒng)，討論ITSGS系統(tǒng)運(yùn)行原理、基本內(nèi)容與設(shè)計(jì)可行性。從分析效果來(lái)看，上述設(shè)計(jì)內(nèi)容具有一定的可行性，但對(duì)設(shè)計(jì)人員而言，應(yīng)根據(jù)車(chē)輛功能要求，選擇合理系統(tǒng)，保證關(guān)鍵功能設(shè)置的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]衛(wèi)琛喻，臧述升，葛冰，等.小型燃?xì)廨啓C(jī)濕空氣透平循環(huán)變工況性能[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，47（03）：346-351.

[2]馬莘源.“育鯤"輪燃?xì)廨啓C(jī)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與研究[D].大連海事大學(xué)動(dòng)力機(jī)械及工程專業(yè)碩士學(xué)位論文，2012，6：9-10.

作者簡(jiǎn)介：馬明軒（1988.7-），男，漢，河北省滄州市，學(xué)歷，大學(xué)本科，職稱，助理工程師，主要研究方向或所學(xué)專業(yè)，輪機(jī)工程。