沼气发动机测试及参数优化

2022-07-06浏览次数:83

沼气发动机测试及参数优化


Power UP GmbH, Austria
By Konrad Schweiger, sales engineer, Dewesoft Austria

为了简化日常工作量,燃气发动机服务公司 ECI使用Dewesoft测量设备。这公司提供专门设计开发的内燃机零部件,旨在提高零部件的使用寿命以及发动机的整体性能和效率。
Dewesoft 内燃机分析仪和 Modbus 通信的灵活方案非常有必要。


詹巴赫沼气发动机/发电机组检测

ECI Distribution 是一家能源工程公司,天然气发动机的高科技产品开发和解决方案专家,客户遍布40多个国家。ECI 提供自己特殊设计的燃气发动机部件。这项服务延长了客户备件的寿命,提高发动机的性能和效率。客户受益于降低维护成本,发动机效率和可靠性。

ECI-Distribution的关键产品如气缸盖、连杆、预燃室、火花塞套等,均由 ECI-Manufacturing 生产。通过优化现有技术和开发新概念,ECI-Distribution 在遵守低排放规则的同时,最大限度地提高输出功率。
该公司还提供天然气发动机解决方案的咨询服务,使用高效的技术、工程概念,并制定解决方案,以满足不同的市场和应用要求,满足特定的客户的期望。
ECI-Distribution 工程师不断努力延长备件的使用寿命,以降低整体维护成本。他们储备了很多内燃机行业公认专业的销售和产品支持团队。各种应用,他们都有丰富的商业和技术解决方案。

问题及测试应用

天然气发动机将伴随着未来的能源市场快速发展,因为它们的灵活性和可靠性在可持续稳定的能源战略中发挥着至关重要的作用。这种以气体为动力的发动机可以利用垃圾填埋场或工业废物产生的气体、沼气或天然气来发电,不需要燃烧燃料,也不会产生相关的废气排放。
本案例测量对象是 J312 Jenbacher 12缸沼气发动机/发电机组,该设备由 GE INNIO 位于 Jenbach 的总部生产,用于一个农场同时生产电能和热能。J312的体积为4.7 x1.8 x2.3米,能够以579 kW/480V/60Hz 的速度提供基荷电力,以2454 MBTU/h 的速度提供热水(140 f (90 c)度时提供720 kWh 的电力)。

J312 Jenbacher 12缸沼气发动机/发电机组


Jenbacher 天然气发动机使用天然气或其他一些气体,功率范围为200千瓦至10兆瓦。它们给各种商业、工业和市政应用的现场电力、热力和冷却提供能源输入,特别是可再生能源和废物转化能源、工业发电和热电联产(热电联产)以及油田发电。在100多个国家交付了52000多台 Jenbacher 汽油发动机。
这个案例中,特定的标准单元按照 ECI Distribution GmbH 来修改。代替原始设备制造商2阀缸盖,使用 ECI EVE 4阀缸盖,提高了2.5% 的电效率。给定的发电机有550千瓦的电力输出。在客户现场,有必要建立一个高效、快速和容易的测量系统,并立即可视化,以尽量减少发动机停机时间和金钱损失。

Dewesoft燃烧分析仪解决方案

使用 Dewesoft 内燃机分析仪解决方案--结合 Dewesoft x 数据采集软件与插件和 SIRIUS 数据采集设备-数据收集和可视化只需几分钟。

测量设置

ECI Distribution GmbH 使用这个数据采集系统和传感器设置:

▶  SIRIUSi-8xSTG+测量仪器
3x DSI-CHG-50 DSI 适配器



3 × AVL 气缸压力传感器 GH14D带 M5螺丝
1 x 点火电压分压器
1 x曲轴角度传感器安装在发动机上,具有164个脉冲和零脉冲;连接到SIRIUS SuperCounter®输入
Dewesoft X3数据采集与分析软件
内燃机分析仪模块(base + Advanced)
压力
在线计算
可调整的缸体
热释放
热敲击
滤波
额外的模拟输入
Modbus Master 插件 TCP/IP
VNC 客户端远程网络连接
Dewesoft SIRIUS 测量仪连接到发动机控制系统

SIRIUSi 内燃机分析系统用于发动机研究、开发和优化,甚至用于部件开发和测试,如点火系统、排气系统和气门控制装置。该系统由独立的 SIRIUSi DAQ 硬件和用于测量和分析的 Dewesoft x 数据采集软件包以及专门设计的内燃机分析插件组成。
这个系统支持角域和时域的测量结果,并用高度复杂的算法在线或离线数学和统计计算热释放和其他热力学参数。内燃机分析仪可以完全集成在一个测试平台上,也支持其他数据源的数据,如视频,CAN 和 CAN FD 总线,XCP,以太网,... 数据可以导出到几种不同的文件格式。
除了燃烧分析,该系统还可以扩展配置成处理其他测量应用,如混动系统动力传动系统,噪音和振动测量与同步视频或 GPS 数据。
压力传感器测量发动机的气缸压力。根据传感器类型,这些可以直接连接到 SIRIUSi 匹配的信号类型放大器,或通过外部信号调理放大器转化连接到通道。此外,还需要一个角度传感器来获得角度域测量结果。

测量

在这个测量中,采用了200k/s 的采样率。在12个缸体中,安装3个压力传感器。额外加入点火电压通道,得到角域信号并叠加到压缩曲线上。客户留下深刻印象的高角分辨率低至0,025度和易于集成的 ECI 引擎控制的 Modbus TCP 接口。
新的4阀气缸盖和插入式 AVL 气缸压力传感器

由于沼气发动机/发电机组发电的同时还有热量和噪音,客户在控制室通过VNC客户端远程监控。


分析结果

Dewesoft 仪器为ECI服务公司提供了一个有用的工具,以适应和优化发动机升级后的电机参数。

实时显示燃烧压力曲线与角域,pv- 图,Modbus 和模拟原始数据。所有数据源都是自动同步的。

总结

日常工作,客户需要灵活方案以适应各种类型的机器,SIRIUS 通用 STG 输入模块和未来扩展的可能性,由 DSI 智能传感器适配器,和其他 Dewesoft 软件插件(西门子 S7,OPC UA,...)提供了最好的互联性。
通道电气隔离保证了不同环境下的安全性和信号质量。
Dewesoft DAQ 设备和软件的灵活性有助于 ECI-Distribution提高工作效率,并专注于其核心技术——参数优化。