12V190鉆井用天然氣發(fā)動機瞬態(tài)響應性能提升.pdf

1、本文主要對12V190鉆井用天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)響應性能提升方法進行了研究。
　　國內鉆井行業(yè)主要采用柴油發(fā)動機作為鉆井動力，燃料成本在鉆井成本中占比比較大，形成高耗能、高污染的局面，由于對節(jié)能減排的重視和鉆井行業(yè)的不景氣，急需一套成熟可靠的天然氣動力設備來實現(xiàn)油田鉆井設備的更新?lián)Q代。天然氣發(fā)動機已經(jīng)比較成熟，在很多領域都廣泛應用，引入天然氣發(fā)動機做為鉆井動力，對于節(jié)省燃料成本、減少排放，提升鉆井企業(yè)效益，都有巨大的意義。天然氣發(fā)動

2、機用于鉆井動力替代柴油發(fā)動機，關鍵問題就是天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)響應性能必須滿足鉆井工況的要求。
　　本文對鉆井動力的負荷特性進行了分析，提出了鉆井用天然氣發(fā)動機瞬態(tài)響應性能要求，對天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)特性進行了分析，對天然氣發(fā)動機的進排氣增壓、供氣方式、點火提前角等進行了論述，闡述了提高天然氣發(fā)動機瞬態(tài)響應性能的方法。
　　根據(jù)12V190發(fā)動機的特點，在原有天然氣發(fā)動機的基礎上，對發(fā)動機的進排氣增壓系統(tǒng)進行了優(yōu)化，采用GT-p

3、ower軟件對三脈沖排氣系統(tǒng)和MPC排氣系統(tǒng)的瞬態(tài)響應性能進行了對比分析，根據(jù)理論分析和仿真結果，選用了三脈沖系統(tǒng)作為12V190鉆井用天然氣發(fā)動機的排氣系統(tǒng)。
　　根據(jù)天然氣發(fā)動機現(xiàn)有的供氣技術，結合12V190天然氣發(fā)動機的特點，提出了預混電噴的復合供氣方式，該供氣方式兼顧了預混和電噴各自的優(yōu)點，具有燃氣和空氣混合均勻、發(fā)動機響應性高、系統(tǒng)成本低的優(yōu)點，比較適合鉆井天然氣發(fā)動機的應用。對12V190天然氣發(fā)動機的點火、調速等進

4、行了優(yōu)化、采用了可變點火提前角、預提速等方法，對發(fā)動機的瞬態(tài)響應性能進行了全面的優(yōu)化。
　　對優(yōu)化后的12V190天然氣發(fā)動機進行了臺架性能測試，測試了12V190天然氣發(fā)動機的負荷特性、速度特性、負荷響應特性。根據(jù)試驗結果，分析了可變點火提前角、預混電噴復合供氣模式對發(fā)動機瞬態(tài)響應性能的影響。經(jīng)過優(yōu)化后的天然氣發(fā)動機，瞬態(tài)響應性能到達了鉆井動力的要求。
　　最后在鉆井現(xiàn)場對12V190天然氣發(fā)動機進行了試驗驗證，通過對三口