天然气发动机技术 2013 年 中国石油天然气集团公司科技管理部
天然气发动机 绿色强劲高效!
目录 1 简介 3 2 特色技术 6 3 典型案例 9 4 科研装备 11 5 资质与标准 13 6 专家团队 14
中国石油天然气集团公司 ( 简称 中国石油集团, 英文缩写 :CNPC) 是根据国务院机构改革方案, 于 1998 年 7 月在原中国石油天然气总公司的基础上组建的特大型石油石化企业集团, 系国家授权投资的机构和国家控股公司, 是实行上下游 内外贸 产销一体化 按照现代企业制度运作, 跨地区 跨行业 跨国经营的综合性石油公司, 主要业务包括油气业务 石油工程技术服务 石油工程建设 石油装备制造 金融服务 新能源开发等 中国石油天然气集团公司 2012 年国内生产原油 1.1 亿吨, 生产天然气 798.6 亿立方米, 加工原油 1.91 亿吨, 全年实现营业收入 2.69 亿元, 实现利润 1391 亿元 2012 年, 中国石油在美国 石油情报周刊 世界 50 家大石油公司综合排名中位居第 4 位, 在 财富 杂志全球 500 家大公司排名中位居第 6 位 中国石油天然气集团公司履行资源 市场和国际化战略, 坚持 主营业务战略驱动, 发展目标导向, 顶层设计 科技发展理念和 自主创新 重点跨越 支撑发展 引领未来 的指导方针, 以国家科技重大专项为龙头 公司重大科技专项为核心 重大现场试验为抓手 重大装备 / 软件 / 产品 / 标准为载体, 持续推进科技进步, 提升科技创新能力, 取得一大批具有自主知识产权的先进实用技术 天然气发动机技术就是具有代表性的重大创新成果之一 2
模糊控制并车技空燃比控制技术环1 简介 随着社会不断发展, 环境污染和能源消耗这两个问题愈显严峻, 节能减排成为发动机研发的主要目标 天然气作为一种高效 洁净 廉价的燃料用于发动机, 不仅可以解决天然气储量丰富地区的用电及其他设施的动力问题, 相比柴油机, 还具有降低污染排放物 降低成本的优势 天然气的主要成分为甲烷 (CH 4 ), 在常温下呈气态, 是公认的绿色能源 清洁能源, 在节能减排 低碳发展的社会主流中有着得天独厚的优势 机必将为打造绿色 国际 可持续的中石油发挥重要作用! 随着天然气发动机市场份额不断提高, 天然气发动机技术也在快速发展 为提高发动机性能, 满足不同使用要求, 从提高功率 抑制爆震 降低热负荷等方面发展了一系列技术, 成功开发出了各种系列的天然气发动机及发电机组, 并广泛应用于各个领域 设计合理 控制系统完善的气体发动机表现出了良好的经济性 动力性和排放性 随着天然气发动机技术的不断成熟与发展, 天然气发动机的应用越来越广泛, 天然气发动 Miller 循制术抗冲击负载控技术天然气发动机技术 爆震控制技术HPT 技术 高增压技术中冷技术压缩比技术LAT 技术 MCT 技术 3
简 介 >>> 190 系列天然气发动机 外混式天然气发动机 内混式天然气发动机 型号型式缸数及排列缸径 冲程额定功率额定转速压缩比热消耗率机油消耗率转向启动方式润滑方式 4190ZLT1-2 6190ZLT-2 12V190DT2-2 12V190ZDT-2 四冲程 水冷 增压中冷 火花塞点火 外混 四缸直列 六缸直列 12V,60 V 型 190mm 210mm 165kW 270kW 450kW 550kW 1000r/min 10 1 8 1 9 1 8 1 11.4MJ/(kW h) 1.63g/(kW h) 逆时针 ( 面向输出端 ) 电马达 压力和飞溅润滑 G12V190ZLT-2 G12V190ZLT 12V190ZLT 四冲程 水冷 增压中冷 火花塞点火 内混 12V,60 V 型 190mm 210mm 600kW 800kW 800kW 1000r/min 1500r/min 1500r/min 10 1 9.8MJ/(kW h) 1.6g/(kW h) 逆时针 ( 面向输出端 ) 电马达压力和飞溅润滑 4
天然气发动机技术 闭环电控式天然气发动机 3000/6000 系列天然气发动机 型号型式缸数及排列缸径 冲程额定功率额定转速压缩比热消耗率机油消耗率转向启动方式润滑方式 G12V190ZLDT G12V190ZLDT1 G12V190ZLDT-2 G12V190ZLDT1-2 四冲程 水冷 增压中冷 火花塞点火 外混 12V,60 V 型 190mm 210mm 800kW 550kW 1500r/min 1000r/min 12 1 11MJ/(kW h) 1.6g/(kW h) 逆时针 ( 面向输出端 ) 电马达压力和飞溅润滑 AD12V190ZLT2 H12V190ZLT H16V190ZLT-2 四冲程 水冷 增压中冷 火花塞点火 外混 12V,60 V 型 16V,60 V 型 190mm 215mm 1100kW 1500kW 1200kW 1500r/min 1500r/min 1000r/min 12 1 10 1 9.5MJ/(kW h) 1.0g/(kW h) 逆时针 ( 面向输出端 ) 电马达 压力和飞溅润滑 5
2 特色技术 2.1 LAT(Load Adaptiveness Technology) 通过监测发动机运行参数, 评价发动机运行状态, 调节控制参数, 以适应负载变化的发动机控制技术 (1) 实现了机械并车天然气发动机的自动负荷分配 ; (2) 能够自动辨别负荷变化率 ; (3) 适用于复杂工况下多变负荷的应用场合 发动机 ECU 转速调节信号 负荷分配模块 其他并车发动机的混合气压力信号 空气 中冷器 混合气压力信号 混合器 空气 混合器 执行器 增压器 天然气 燃气控制阀 调压阀 6
天然气发动机技术 2.2 HPT(High Performance Technology) 对发动机进气 燃烧及配气系统进行优化设计, 在保证高效 低排的同时抑制爆震进而保护发动机的技术 (1) 提高发动机热效率的同时降低发动机热负荷和排放 ; (2) 通过控制空气或天然气流量方法控制空燃比 ; (3) 能够控制爆震保护发动机 ; (4) 适用于高动力指标 低排放的气体发动机 爆震传感器 爆震控制器 天然气 上止点信号 空气 点火控制器 点火信号 7
特色技术 2.3 MCT(Multi-gas Combustion Technology) 根据不同燃料特性的差异, 对发动机进行优化设计, 使其能够适应多种燃料, 同时保证发动机经济性 动力性和排放性的技术 使发动机具备以各种可燃气体为燃料的工作能力 混合器 空气 控制系统 蝶阀 天然气 8
3 典型案例 西气东输工程 2005 年, 济柴全面参与了西气东输工程建设, 为 9 个干线加压站和 22 个支线站提供可靠动 力发电设备, 为保障输气安全和电力供应发挥了重要作用 福山油田 2010 年, 在海南福山油田, 钻井用天然气发动机工业性试验取得成功, 在世界上开创了以天 然气发动机作为钻井动力的先河 9
典型案例 中海油采油平台 2010 年,1000kW 燃气发电机组在埕北油田钻井平台上首次成功应用, 为大功率气体机开辟 了新的应用领域, 填补了国内燃气发电机组在钻井平台应用的空白 尼日尔 6MW 天然气发电电站 2011 年, 在尼日尔实施的 6MW 气体发动机静音孤岛电站项目, 能够满足沙漠 高温 强沙 等恶劣环境 10
4 科研装备 产品实验设备 丹麦 B & K PULSE7.0 振动噪声测试系统 AVL422 漏气量测量仪 AVL FTB2000plus 缸盖气道试验台 日本 HORIBA 部分流颗粒采样系统 MDLT-1302TMA AVL415S 滤纸式烟度计 新产品试验室配备了 AVL FTB 2000 plus 气道特性试验台 发动机零部件性能及可靠性试验台 共轨燃油喷射系统柴油机试验台, 能够实现内燃机多种模式运行的自动采集和数据储存 此外, 还引进了测功器 油耗仪 排放仪 燃烧分析仪 噪声及振动测量分析仪等主要测试仪器, 可测试从单缸机到 6000kW 内燃机的各项性能 11
科研装备 计量理化检测设备 全自动油品黏度测量仪计量中心建立了企业最高计量标准, 配备了大型三坐标测量机 激光干涉仪 高精度工业 CT 轴类综合测量仪, 能够开展几何误差 温度 力值和电学参数的精密检测 理化中心拥有各类精密理化检测设备 40 余台套, 可对材料 油品和气体成分进行全面理化分析 完善的计量理化检测手段, 对产品检测和质量控制起到了关键作用 大型三坐标测量机 12
5 资质与标准 综述中国石油是国家标准化技术委员会分会承担单位 国家标准制定单位, 拥有国家级技术中心, 具有质量管理体系认证 环境管理体系认证 CE 认证 中国船级社 CCS 认证 法国船级社 BV 认证等相关资质, 制定多项国家标准, 其中, 气体发动机相关标准 8 项, 获得国家专利 5 项 资质 标准 JB/T10629-2006 燃气机通用技术条件和试验方法 Q/CNPC-JC 39004-2010 钻机用天然气发动机成撬装置安全操作规范 SY/T5641-2009 石油天然气工业天然气发动机 GB/T22343-2008 石油工业用天然气内燃发电机组 GB/T 29487-2013 中大功率瓦斯发电机组 GB/T 29488-2013 中大功率沼气发电机组 GB/T23506-2009 石油采油井场燃气动力机组 SY/T6728-2008 石油天然气工业柴油 / 天然气双燃料发动机 专利 气体发动机空燃比控制系统 专利号: ZL201220075616.1 一种发动机进气导流装置 专利号 : ZL201220075625.0 低浓度瓦斯发动机控制系统 专利号: 200920225480.6 气体发动机并车系统 专利号 : 201020663808.5 以柴油和天然气为燃料发动机的燃气供给系统 专利号 :200920246298.9 13
6 专家团队 李树生高级技术专家, 中国石油集团济柴动力总厂副厂长 总工程师, 兼任中国内燃机学会副理事长 山东内燃机学会副秘书长 中国内燃机行标委专家委员 中国国标委专家委员等 负责制修订标准 5 项, 获得国家专利 20 余项, 发表论文数十篇, 出版学术著作 4 部 电话 :0531-87423301 Email: lishusheng@cnpc.com.cn 秦建平中国石油集团济柴动力总厂副总工程师, 长期从事发动机设计与开发工作, 主持多项科研攻关工作 电话 :0531-87422727 Email: qinjianping@cnpc.com.cn 王令金高级技术专家, 中国石油集团济柴动力总厂内燃机研究所所长, 兼任中国石油学会石油质量可靠性专业委员会委员 全国石油钻标委钻采动力标准化工作部委员等, 承担多项国家级及集团公司级重大科学研究项目, 在气化水运 钻井用气体发动机 沼气工程等技术开发和新技术推广方面取得了多项成果, 获得国家专利 6 项, 出版专著 1 部, 发表学术论文十余篇 电话 :0531-87422320 Email: wangljin@cnpc.com.cn 14
天然气发动机技术 王志刚中国石油集团济柴动力总厂内燃机研究所副所长, 高级工程师, 长期从事发电机组电气设计 电站电气及自动化控制设计工作, 负责组织了尼日尔 FPF 天然气电站工程等项目的总体设计, 并获得多项奖励, 主持或参与了 3 项国家 行业相关标准的编写 电话 :0531-87422607 Email: wzg_jc@cnpc.com.cn 杨加成技术专家, 中国石油集团济柴动力总厂内燃机研究所副所长 参加了几十种发动机机型的研发工作, 获得国家专利 2 项, 发表论文 6 篇 电话 :0531-87422411 Email: yangjiacheng@cnpc.com.cn 孙洁技术专家, 中国石油集团济柴动力总厂内燃机研究所副所长 长期从事发动机研发工作, 承担了钻井用双燃料发动机 西气东输电站等多项新产品的开发工作, 组织制定国家标准 行业标准 8 项, 发表多篇学术论文 电话 :0531-87422310 Email: sun-jie@cnpc.com.cn 15
联系人 : 刁顺先生电话 :86-10-5998-6059 Email: sdiao@cnpc.com.cn Contact: Mr. Diao Shun Tel: 86-10-5998-6059 Email: sdiao@cnpc.com.cn