天然气发动机 2.

1、天然气发动机 及轻烃常用设备 油田公司2001年轻烃技术培训材料 （一）活塞式天然气发动机 一、常用术语一、常用术语 1、四冲程（天然气发动机）：由活塞四个行程（即曲 轴旋转两周）完成一个工作循环（的天然气发动 机）。 2、二冲程（天然气发动机） ：由活塞两个行程（即 曲轴旋转一周）完成一个工作循环（的天然气发动 机） 。 3、上止点：活塞顶离曲轴最远处，即活塞最高位置 4、下止点：活塞顶离曲轴最近处，即活塞最低位置 5、行程：活塞在上、下止点间运行的距离。 6、汽缸工作容积：活塞从上止点到下止点所扫过的气 缸容积，称为汽缸工作容积 天然气发动机 一、常用术语一、常用术语 7、发动机工作容积：

2、多缸发动机各缸工作容积 总和称为发动机工作容积，或发动机排气量 8、燃烧室容积：当活塞位于上止点时，活塞顶 上方的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积 （也称为气缸余隙容积） 9、汽缸总容积：当活塞位于下止点时，活塞顶 上方的整个空间容积，称为汽缸总容积 10、压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积之比，称 为压缩比。 汽缸结构示意图 1、进气冲程 活塞自上止 点至下止点 进气门打开 排气门关闭 混合气进入 2、压缩冲程 活塞自下止 点至上止点 进排气门关 闭；混合气 被压缩。 1、膨胀冲程 火花塞点火 燃烧气膨胀 活塞自上止 点至下止点 2、排气冲程 活塞自下止 点至上止点 排气门打开 燃烧废气排

3、出。 1、压缩冲程 活塞自下止 点向上； 进、排气口 被封闭。 活塞继续向 上，混合气 被压缩。曲 轴箱内吸入 新的混合气 1、膨胀做功 冲程 活塞自上止 点至下止点； 排、进气口 先后打开。 废气排出 曲轴箱内混 合气被压缩 进入气缸。 动力缸动力缸 压压 缩缩 缸缸 飞飞 轮轮 空气阀片空气阀片 DPC-800/600机组的工作原理：机组的工作原理： 启动系统是靠启动风吹动启动马达旋转，马达带动飞 轮，飞轮带动曲轴旋转；点火系统是利用磁电机产生 的电信号经高压线圈变压后送至火花塞点火；燃气供 应系统是利用液压系统推动燃气注气阀工作，注入燃 气；润滑系统分为两路，一路是由注油器进行的压力 润

4、滑，主要润滑发动机、压缩机的气缸与填料，一路 是飞溅润滑，靠曲轴的旋转将曲轴箱内的油甩向主轴 瓦、连杆瓦、连杆小头瓦及十字头滑道等部位，进行 润滑；冷却系统主要冷却发动机缸套、压缩机缸套， 回水经空冷器冷却后继续循环使用；空气进气系统是 空气过滤后经空气进气阀进入气缸的；活塞、活塞杆、 十字头、连杆、曲柄机构是将活塞的来回往复运动转 化为曲轴的旋转运动而输出。 16SGT/W7416SGT/W74机组的工作原理机组的工作原理： 型号为16SGT/W74，额定功率为2650马力，转速为 600-900rpm。发动机是四冲程天然气发动机组，16个 动力缸，呈V字形双排排列，干气在燃烧室燃烧，产 生

5、高温高压气体，推动活塞、连杆、驱动曲轴，曲轴 通过齿轮链条在前端带动凸轮轴，凸轮轴驱动气阀的 开启；后端带动水泵、油泵，进行水冷和压力润滑， 燃烧产生的废气带动废气透平给空气增压。发动机通 过两个气动马达起动。 压缩机，二级压缩，四缸呈双列平衡布置。发动机 通过联轴器驱动压缩机曲轴，曲轴通过连杆、十字头 带动活塞，作往复运动压缩天然气，曲轴末端通过齿 轮驱动油泵，对压缩机进行压力润滑，气缸、润滑油 通过水冷。 启动风 马达转飞轮转曲轴转 活塞往复运动(曲柄连杆机构工作) 磁电机工作(点火系统工作) 凸轮轴转(配气机构工作) 燃气阀打开(燃气系统工作) 机组启动 一）、启动过程流程图（以16SG

6、T为例） 二）、启动过程时序图（以16SGT为例） 5 8 12 16 25 50 100 150 最低盘车转速 扫气 点火 燃料气供应 发动缸着火 盘车断开 怠速 过程 发动机转速 （rpm） 时间（s） 启动马达转速 （rpm） 11250 22500 33750 一）、组成 点火系统主要包括磁电机、点火提前角 控制器、点火接地开关、压力开关、低压导线、 高压线圈、高压导线、火花塞以及接线盒等。 二）、点火过程 一旦盘车开始，飞轮开始旋转，磁电机 就开始工作，仪表盘上的控制信号传至压力开关， 压力开关工作使点火接地开关断开，从而使电信 号通过磁电机传至低压导线，低压导线将低压信 号送至高压

7、线圈，变压后经高压导线传至火花塞， 火花塞在瞬间产生高压火花放电。 单缸不点火 用正时灯检查低压导线 良好 若不好 更换导线 断开高压导线与火花塞检查接触点 不产生火花 产生火花 检查高压导线与高压线圈 检查高压导线与火花塞接触情况 不好 良好 检查火花塞更换火花塞 更换导线 停机 三）点火系统常见故障及排除方法 1、单缸不点火： 2、发动缸温度变化比较大 主要是因为火花塞间隙太大，出现间断点火 所致。另外，高压导线与火花塞之间的接触是否良好 也是影响缸温变化的一个重要因素。 3、开机时不点火 这时可反复拨动点火接地开关试验，若还是 不点火，可拆卸点火接地开关检查线路连接是否完好。 若还是不点

8、火，可检查压力信号是否传至压力开关。 若这些都是完好的，依然不点火，可检查磁电机联轴 器是否断裂或严重扭曲。 三）点火系统常见故障及排除方法 三）点火系统常见故障及排除方法 4、开机加载后缸温普遍偏高或偏低 这就需要检查点火提前角，看点火提前角是 否在规定范围内，可参考点火提前角曲线图进行检查 与调整。当然缸温普遍偏高或偏低的原因不仅是点火 提前角的影响，可能是燃气供应的过多或过少等原因。 注意：不要把缸温特别低认为是不点火所致， 也可能是热电偶线或信号传送线的问题。据观察， 缸 温显示在50-70之间，通常为该缸不点火，若缸温显 示在4-5或出现负值的现象，一般都是热点偶线或信 号传送线的问

9、题，也可能是仪表盘显示故障。 5-V1 干气 压力调节阀 控制压力 燃气换热器 控制温度 运行燃气阀 控制机组平稳运行 启动燃气阀 控制开机速度 计量阀 控制流量与压力 燃气注气阀 控制时间与流量 气缸 图：燃气供应系统图图：燃气供应系统图 0.20-0.30MPa 一）、空气增压的原因 为了提高发动机的功率。采用对空气加 压的方式，使空气量增多，相应的增加燃气注气 量，从而增加进入气缸的燃料混合气的总量，来 增加气缸压力，提高发动机的实际工作效率。 二）涡轮增压器的结构 涡轮增压器实际上由一个涡轮和一个压气 机组成，结构原理上类似于膨胀机，主要包括废 气废气进气涡壳、喷嘴环、涡轮转子、轴承、

10、轴、 压气叶轮、导风轮、扩压器、压气机壳等几大部 分。轴承增压端和膨胀端各一件。 新鲜空气 空气过滤器 涡轮增压器（增压） 空冷器（控制 三）涡轮增压器的工作原理 废气进入涡壳 在喷嘴环处膨胀 （压力降低） 推动涡轮转子旋转 带动涡轮轴转 空气经导风轮和压气 叶轮 扩压器（压力提高） 进气 壳 压力、空气蝶阀） 空气汇管 燃 气燃烧 废气燃烧室 涡轮增压器 （膨胀作功） 消音器 排出 四）空气进气与废气排气循环路线图 五）、常见故障及可能原因： 1、 润滑油的短时间内变质 主要原因有： 废气进入轴承箱室 涡轮端轴封损坏 密封圈的间隙太大 气封通道堵塞 2、涡轮增压器振动比较大 主要原因有 转子

11、严重不平衡，可能是涡轮叶片损坏 轴已 弯曲 轴承有故障 轴承安装不正确，特别是减振片 安装不正确 3、空气压力低 主要原因有： 空气滤清器太脏 涡轮叶片损坏 迷宫式 密封件 喷嘴环损坏 发动机与涡轮之间的连接管线 漏气 涡轮增压器出口管线或中冷器、空气汇管的连接处漏气 废气的背压太高 曲轴箱主油泵 压力调节阀 恒温三通阀油过滤器 油换热器 手摇柄 辅助油泵电加热器 信号控制阀 旁通过滤器 活 塞 连杆大头瓦 滑油汇管 连杆小头瓦主轴瓦 活塞销 凸轮轴轴瓦 滚 子 摇臂轴 一）、润滑线路图： 八、发动机的润滑系统（以八、发动机的润滑系统（以16SGT16SGT为例）为例） 二）、常见故障可能原因

12、及处理措施： 1 开机时油压低，不盘车 辅助油泵不转；检查油泵、油泵开关及电路系统。 信号控制阀打不开；检查压力信号是否过来，检查阀是否 损坏。 油路不畅，旁通过滤器严重堵塞；检查过滤器 2 启机加载后主油泵压力偏低，主要原因： 油泵自身故障，应检查油泵。 油泵出口油压调节阀设定值偏低，重新调整油压 油过滤器滤网太脏，应清洗或更换滤网 油泵出口有气体，排气。 油压表显示失灵。 3 油温偏高的主要原因： 油换热器换热效果差；（检查管路是否畅通）。 恒温三通阀失灵，（检查恒温三通阀）。 系统温度高（包括水温）。 油温表失灵。 八、发动机的润滑系统（以八、发动机的润滑系统（以16SGT16SGT为例

13、）为例） 夹套水泵 空冷器 排气总管 辅助水泵 电加热器 水 箱 废气涡轮增压器 压缩机油换热器 压缩机各缸体 缸 头 发动机夹套 温控三通阀 一）、夹套水系统 九、发动机的冷却系统（以九、发动机的冷却系统（以16SGT16SGT为例）为例） 二）、中冷水系统 中冷水泵中冷器 空冷器 水 箱 发动机油换热器燃气换热器 温控三通阀 九、发动机的冷却系统（以九、发动机的冷却系统（以16SGT16SGT为例）为例） （二）轻烃回收部分常用设备简介 离心泵按叶轮产生扬程大小分为低压泵（小于 米水柱）；中压泵（米水柱）和高压泵 （高于米水柱） 离心泵按所输介质的不同可分为清水泵、油泵、 耐腐蚀泵等。 流

14、量：单位时间内由泵排出管输出液体的量。 扬程：单位重量的液体通过泵后其能量的增值。 功率：单位时间里由原动机传递到泵主轴上的功。 有效功率：单位时间里，泵排出口排出的液体从泵 中得到的能量。单位（千瓦或马力）。 效率：离心泵有效功率与轴功率的比值 一、离心泵与离心式压缩机一、离心泵与离心式压缩机离心泵离心泵 离心泵的基本构件是泵体.叶轮.轴.托架.压盖.吸 入室.压出室.扩散室.泵舌等 离心泵的主要部件有叶轮.吸入室.蜗壳.轴封箱和 口环等,有些离心泵还装有导叶,诱导轮和平衡盘. 按离心泵的结构可将离心泵分为以下几类 ）按叶轮级数可分为单级和多级泵。 ）按叶轮进液方式可分为单吸式泵和双吸式泵。

15、 ）按泵壳接缝的型式可分为具有水平接缝的半开式 泵、具有垂直接缝的分段式泵。 ）按泵壳结构可分为蜗壳泵、透平泵。 1、单级单吸式离心泵结构刨面图、单级单吸式离心泵结构刨面图 2、离心泵叶轮结构示意图、离心泵叶轮结构示意图 离心泵与离心式压缩机离心泵与离心式压缩机离心压缩机离心压缩机 离心式压缩机的优点：流量大；转速高；结构紧凑； 运转可靠，故障率低。 离心式压缩机的缺点：单级压缩比低；效率低。 气体在离心机中的运动是沿着垂直于压缩机轴的径向 进行的.离心式压缩机中气体压力的提高是当气体流经 叶轮时,由于叶轮旋转使气体受到离心力的作用而产生 压力,与此同时气体也获得速度.而气体流过叶轮.扩压 器

16、等扩张通道时,气体流动速度又逐渐减慢而变成气体 压力的 喘振：离心式压缩机在正常工作范围内,流量随压力 的变化是稳定的.但是流量减少到一定程度,就有突然出 现不稳定的工作状态,压力波动、振动、噪声. 离心泵与离心式压缩机离心泵与离心式压缩机离心压缩机离心压缩机 二、往复式泵与往复式压缩机二、往复式泵与往复式压缩机往复式泵往复式泵 按工作机构往复泵分为活塞（柱塞）泵和隔膜泵。 活塞（柱塞）泵可分为单作用泵和双作用泵两种 1) 单作用泵：活塞（柱塞）往复一次，吸入，排出 各一次。单作用泵主要采用柱塞泵，而活塞泵较少 2) 双作用泵：活塞（柱塞）往复一次，吸入、排出 各两次。双作用泵主要采用活塞泵，

17、而柱塞泵较少用。 柱塞泵构成：柱塞泵由液缸.活塞.连杆.曲柄.十 字头.吸入阀.排出阀等组成. 柱塞泵工作原理:当柱塞回行时,缸内形成负压,液 体顶开吸入阀进入缸内;当活塞前行时,将液体推出缸 外,液体顶开排出阀,往复吸入和推出来传递液体. 往复式泵与往复式压缩机往复式泵与往复式压缩机往复式泵往复式泵 往复式泵与往复式压缩机往复式泵与往复式压缩机往复式压缩机往复式压缩机 往复活塞式压缩机的构件组成往复活塞式压缩机的构件组成： 活塞式缩压 机主机由三大部分组成运动机构（曲轴、轴承、 连杆、十字头、皮带轮或联轴器等）、工作机构 （气缸、活塞、气阀等）与机身。此外还有三个辅 助系统润滑系统、冷却系统

18、及调节系统。 往复活塞式压缩机的工作原理往复活塞式压缩机的工作原理：往复活塞式压 缩机的简单作用原理就是：由于活塞在气缸内的来 回运动与气阀相应的开闭动作相配合，从而使缸内 气体依次实现膨胀吸气压缩排气这四个过程， 循环不已，将低压气体升压而源源不断输出。 余隙对排量的影响：余隙大,排量小余隙小,排量大 往复式泵与往复式压缩机往复式泵与往复式压缩机往复式压缩机往复式压缩机 气阀组成 :阀座.阀片.缓冲 片.弹簧.垫片.升程限制器. 连接螺栓及螺母 1 阀座:具有同心环形成圆 气体通道,以流通气体,并装 有连接螺栓以便安装其它部 件. 2.阀片:是启闭气阀通 道的主要运动元件. 3.弹簧:以自身

19、弹力配 合气流推力以控制气阀的启 闭动作. 4.升程限制器:用来限 制阀片的升起高度,并兼作弹 簧的支承座. 三、齿轮泵三、齿轮泵 1、齿轮泵的结构：齿轮泵主要由泵体.轴.轴承.主 动轮.从动轮.调压阀等构成. 2、工作原理: 从动轮和主动轮啮合转动时,当两齿 轮分开后,形成低压空间吸入液体,液体分路从壳壁 被齿轮推进,压送到低压空间,它是依靠轮子旋转吸 入压送液体. 3、齿轮泵的特点： 自吸能力较好；构造较为简单； 出口流量比较稳定；运行可靠。 需要注意的是：齿轮泵工作时只能用入口阀门调 节流量，启动泵或停泵时，出口阀门全开，否则会 发生操作事故 齿齿 轮轮 泵泵 齿轮泵的困液现象齿轮泵的困

20、液现象 四、螺杆式泵与螺杆式压缩机四、螺杆式泵与螺杆式压缩机 螺杆泵： 螺杆泵有单螺杆、双螺杆、三螺杆、五螺杆 单螺杆：螺杆安装在圆筒形壳体内；工作时，螺杆 在固定位置旋转，液体沿螺纹前进（旋转）的反方向螺 旋式向前推进。 双螺杆、三螺杆、五螺杆泵，其中一根为主动螺杆 （阳螺杆），呈右旋凸螺杆；其余为从动螺杆（阴螺 杆），呈左旋凹螺杆。 工作原理：当螺杆转动时，吸入腔容积增大，压力 降低，液体在泵内外压差作用下沿吸入管进入吸入腔。 随着螺杆转动，密封腔内的液体连续均匀地沿轴向移动， 至容积逐减缩小的排出腔，将液体排出。 螺杆式泵与螺杆式压缩机螺杆式泵与螺杆式压缩机 螺杆压缩机有单螺杆压缩机和双螺杆压缩机两种 单螺杆压缩机由一根螺杆和两个星齿轮构成 双螺杆压缩机：一根为主动螺杆（阳螺杆），呈右 旋凸螺杆；另一根为从动螺杆（阴螺杆），呈左旋凹 螺杆