伊藤動(dòng)力5千瓦小型汽油發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)組等非道路設(shè)備由于其使用環(huán)境的原因,其噪聲污染對(duì)人的影響更為嚴(yán)重。因此,發(fā)達(dá)國家對(duì)其輻射噪聲級(jí)進(jìn)行了嚴(yán)格的限制,以期盡可能降低對(duì)人的危害。以小型汽油機(jī)為動(dòng)力的發(fā)電機(jī)組是我國機(jī)電產(chǎn)品出口的強(qiáng)勢產(chǎn)品,為我國帶來巨大的外匯收入。但由于國產(chǎn)小型汽油發(fā)電機(jī)組的噪聲問題難以解決,目前已經(jīng)嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的出口。本文以國產(chǎn)5kW小型汽油發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象,開展了噪聲源識(shí)別與控制的研究工作。首先通過聲強(qiáng)測試法識(shí)別了發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源,并計(jì)算了各聲源對(duì)整機(jī)聲功率的貢獻(xiàn)度,明確了需要控制的噪聲源的順序?yàn)榕艢庠肼?、進(jìn)氣噪聲和風(fēng)扇噪聲。在此基礎(chǔ)上,為降低排氣噪聲,對(duì)機(jī)組裝配的消聲器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和數(shù)值仿真,建立了消聲器的聲學(xué)有限元數(shù)學(xué)模型,通過SYSNOISE軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)對(duì)消聲器傳遞損失的分析。然后,對(duì)比不同結(jié)構(gòu)參數(shù)消聲器的傳遞損失數(shù)值分析結(jié)果,獲得優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明消聲器插入損失提高3dB(A),功率損失降低1.3%。針對(duì)進(jìn)氣噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲,采用CFD方法對(duì)空濾器和冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)的流場特性進(jìn)行了數(shù)值分析,并進(jìn)一步研究了空濾器和冷卻風(fēng)扇的氣流脈動(dòng)和聲學(xué)特性,通過對(duì)比不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的空濾器和冷卻風(fēng)扇的仿真分析結(jié)果,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,從而降低進(jìn)氣噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲。

詳細(xì)參數(shù) 伊藤動(dòng)力5千瓦小型汽油發(fā)電機(jī)

試驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)的結(jié)構(gòu)空濾器可使整機(jī)噪聲聲功率降低1.6dB(A);結(jié)構(gòu)冷卻風(fēng)扇也使機(jī)組整機(jī)噪聲聲功率降低1.6dB(A)。通過以上改進(jìn),5kW汽油發(fā)電機(jī)組的整機(jī)噪聲得到了有效地控制,整機(jī)噪聲聲功率由101dB(A)降低到97dB(A)。研究結(jié)果表明論文所開展的針對(duì)小型汽油發(fā)電機(jī)組的噪聲源識(shí)別與控制研究方法的正確性,針對(duì)主要噪聲源的控制方案的有效性。研究方法和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案可為其它型號(hào)的汽油發(fā)電機(jī)組的噪聲控制提供參考。目前,交流同步發(fā)電機(jī)組數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置大多數(shù)應(yīng)用在大中型發(fā)電機(jī)組上,小型汽油發(fā)電機(jī)組上則普遍使用的是模擬式調(diào)節(jié)裝置,它存在著穩(wěn)態(tài)、瞬時(shí)調(diào)節(jié)性能較差,穩(wěn)定時(shí)間較長等缺點(diǎn)。隨著小型汽油發(fā)電機(jī)組應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,對(duì)小型汽油發(fā)電機(jī)組的性能要求也不斷地提高。為了滿足市場的需求和提高小型汽油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)性能,在小型汽油發(fā)電機(jī)組上進(jìn)行了數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置的研究。本文在分析國內(nèi)外有關(guān)數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)原模擬式調(diào)節(jié)裝置從其原理上深入剖析了其性能上所固有的缺陷,有針對(duì)性地提出了多點(diǎn)采樣方式和PWM脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的技術(shù)方案。

并且針對(duì)在小型汽油發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)過渡過程中,如何提高數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究。分析了小型汽油發(fā)電機(jī)組在過渡過程中,機(jī)端電壓的瞬時(shí)電壓調(diào)整率和穩(wěn)定時(shí)間等性能指標(biāo)與數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置控制參數(shù)之間的關(guān)系。采用分段式數(shù)字PID控制,根據(jù)過渡過程的要求,提高數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,改善瞬態(tài)電壓調(diào)整率,及時(shí)消除超調(diào)量,縮短穩(wěn)定時(shí)間。數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置依靠軟件來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制功能,使發(fā)電機(jī)組的機(jī)端電壓在負(fù)載不斷變化的情況下,穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)。解決了模擬式調(diào)節(jié)裝置無法克服的缺點(diǎn),其穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)超調(diào)率以及過渡時(shí)間都可以通過程序進(jìn)行控制,具有很強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展能力。通過對(duì)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置大量的試驗(yàn)研究,其結(jié)果表明:該數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置在電壓調(diào)整率和穩(wěn)定時(shí)間的性能上,要大大優(yōu)于原模擬式調(diào)節(jié)裝置。并且機(jī)端電壓的波形也得到了一定的改善。在設(shè)定機(jī)端電壓為220V的條件下,該數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置的瞬態(tài)電壓調(diào)整率可達(dá)到5.15%,穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到200ms以下。整個(gè)數(shù)字式調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,具有一定的推廣價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)邊疆部分地區(qū)，供配電網(wǎng)絡(luò)欠發(fā)達(dá)，停電概率較高，同時(shí)城市在電力負(fù)荷高峰期也會(huì)出現(xiàn)拉閘限電問題，小型汽油/柴油發(fā)電機(jī)組得到了廣泛應(yīng)用，但是此類機(jī)組發(fā)電效率低，污染物排放較高。在國家鼓勵(lì)燃?xì)馐聵I(yè)發(fā)展的背景下，天然氣作為常規(guī)能源其應(yīng)用正向縣鎮(zhèn)域發(fā)展，農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展勢頭良好。為節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，開展可作為備用電源的基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的微型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究，為其推廣應(yīng)用提供相關(guān)理論支撐和可以借鑒技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文主要開展了以下研究工作并得出了結(jié)論：①進(jìn)行汽油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為燃用天然氣的基本理論分析：分析影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的因素，并對(duì)恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能提出具體的技術(shù)措施。②完成了對(duì)汽油發(fā)電機(jī)組的改裝：結(jié)合現(xiàn)有的油改氣的理論技術(shù)方法，在保持原有供油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加供氣系統(tǒng)，將機(jī)組改裝為兩用燃料熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；針對(duì)天然氣的燃燒特點(diǎn)，采取調(diào)整點(diǎn)火提前角和使用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油等措施，恢復(fù)改裝天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。③完成換熱水箱的設(shè)計(jì)和加工：按照容積式熱水器設(shè)計(jì)的相關(guān)要求進(jìn)行換熱水箱的設(shè)計(jì)；對(duì)換熱水箱的換熱效果進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算使其達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；使加工的余熱回收系統(tǒng)具有儲(chǔ)水、換熱、消聲和減振等多方面功能。④建立的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)電特性、尾氣排放量、系統(tǒng)噪聲及余熱回收能力等進(jìn)行測試，得出的主要結(jié)論為：1）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，發(fā)電特性的各參數(shù)值均在規(guī)范要求范圍內(nèi)波動(dòng)，系統(tǒng)發(fā)電性能穩(wěn)定，但是相同轉(zhuǎn)速下的發(fā)電功率比汽油發(fā)電機(jī)組略小。2）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)排放尾氣中NOx濃度隨著輸出電功率的增大而增大，而CO的濃度卻呈現(xiàn)波動(dòng)的特征。燃燒過程中過剩空氣系數(shù)較高，NOx和CO的排放量相對(duì)較低，尤其是CO的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于汽油發(fā)電機(jī)組的排放量。3）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總熱效率比單純用于發(fā)電時(shí)的效率大大提高，由改裝前的不足20%提高到接近50%，并且相同輸出電功率情況下，余熱回收熱效率均大于發(fā)電效率。