./LNG天燃氣客車基礎知識一、LNG天燃氣基礎知識1、什么是液化天然氣〔LNG?液化天然氣即為液態的天然氣<LiquefiedNaturalGas>,簡稱"LNG"。是天然氣經過低溫冷凝等一系列處理,使天然氣在超低溫〔-162°C常壓狀態下液化,成為液化天然氣。2.LNG的物理性質1、天然氣是無色無味的氣體,比空氣輕；2、LNG在環境大氣壓下具有極低的溫度：-162°C超低溫；3、具有很大的氣液體積比,大致為620：1；4、天然氣是易燃性氣體〔燃點650°C和窒息性氣體；5、在密閉空間可能產生爆炸〔空氣中可燃極限5～15％；3、在LNG工作區域的安全常識1、LNG設備應遠離火焰或電火花。2、在LNG設備維修、充裝、存儲的地區嚴禁煙火；3、在操作LNG工作時,需戴護目鏡、臉罩、絕熱手套,褲腳不能裝在靴子里,衣袖不能裝在絕熱手套,靴子不能掌有鐵釘以及其它有可能摩擦出火花的物件、工具。4、拆卸零件維修時需給LNG車用瓶排空、卸壓；操作時工具不能產生火花。5、保護眼睛和暴露的皮膚；6、保持LNG設備所在地區通風良好；7、在維修或保養設備時確認系統已泄壓；8、天然氣是一種窒息劑,在空氣中含高濃度的天然氣時由于缺氧會產生惡心和頭暈情況。9、在處理LNG失火時,使用干粉〔最好是碳酸鈣滅火器。在-160℃時,碳鋼的抗斷裂韌性是很低的,與LNG接觸的材料選用含Ni的不銹鋼或銅和銅合金。10、對于明顯受到低溫影響,體溫過低的人,應迅速從寒冷地帶移開并用熱水洗浴使體溫恢復,水溫應在40℃至42℃之間,不應該用干熱方法提升體溫。二、、天然氣發動機與柴油發動機區別：濰柴天然氣發動機是在相應型號濰柴柴油機基礎上改制,采用燃氣電控系統。1、取消了柴油機的燃油系統<高壓油泵、噴油器、高壓油管等件,增加了燃氣供給系統〔氣瓶、濾清器、高壓切斷閥、減壓器、燃氣熱交換器和節溫器、噴射閥等件。2、采用點燃式燃燒方式〔氣缸蓋上的噴油器安裝孔改為火花塞安裝孔,增加了點火控制系統〔點火ECU、點火線圈、高壓線、火花塞。3、為了防止爆震,壓縮比要比柴油機小,燃燒室形式〔活塞與柴油機不同。4、增加了信號發生器,用于判缸和測量發動機轉速。5、增加了混合器和節氣門,使燃氣和空氣在混合器中混合。6、排氣溫度高,增壓器采用水冷中間殼,進、排氣門座采用耐磨、耐高溫材料,采用帶隔熱材料的排氣管。7、采用單點噴射系統,閉環控制稀薄燃燒。三、天然氣發動機工作原理：LNG從氣瓶體通過管路進入汽化器加熱汽化,經過穩壓罐穩壓后由燃氣濾清器濾清,之后通過電磁切斷閥控制通斷進入穩壓器穩壓,穩壓后的燃氣進入熱交換器。燃氣經過熱交換器加熱后通過節溫器進入FMV,由FMV控制噴射入混合器中與增壓后的空氣混合。電子節氣門控制混合氣進入發動機氣缸燃燒做功。第二節LNG液化天然氣供氣系統LNG液化天然氣客車供氣系統由氣瓶、汽化器、管路降壓調壓閥、發動機系統組成。氣瓶簡介氣瓶是作為一種用以替代客車油箱盛裝、貯存、供給燃料〔液化天然氣,并且可以多次重復充裝的低溫絕熱壓力容器。其主要結構是雙層容器。膽能夠承受一定的壓力用來貯存和供給低溫液態的液化天然氣。在膽外壁纏繞由玻璃纖維紙和光潔的鋁箔組成的多層絕熱材料,多層材料在高真空條件下具有熱導率低、隔熱性能高、重量輕的特點。外殼主要用來與膽形成夾層空間〔兩層容器之間的空間和把膽支撐起來的作用。夾層空間被抽成高真空與多層絕熱材料共同形成良好的絕熱系統,用以延長液化天然氣的貯存時間。氣瓶外殼和膽之間設置支撐系統將膽外殼合理固定。支撐系統的設計能夠承受車輛在行駛時所產生的加速、減速,運行時的振動。氣瓶所有的外部管路、閥件都設置在氣瓶的一端,并用保護環或保護罩進行防護。閥門系統的設置能夠滿足液化天然氣的充裝和供給。膽設置了兩級安全閥〔管路系統中會在膽超壓時起到保護的作用。在超壓情況下主安全閥<Svp>〔開啟壓力為1.75MPa,250psi首先打開,其作用泄放由于絕熱層和支撐正常的漏熱損失導致的壓力上升、或真空遭破壞后以及在失火條件下的加速漏熱導致的壓力上升。副安全閥<Svs>〔開啟壓力為2.9MPa,420psi的壓力設定比主安全閥高,在主安全閥失效或發生堵塞時,副安全閥啟動。在夾層超壓條件下,外殼的保護是通過一個環形的真空塞來實現的。正常情況下,真空塞被大氣壓壓緊在真空塞座,使大氣與夾層空間隔絕,保證夾層的真空度。由于低溫液體或蒸汽受熱后體積變化比較大,即使少量的低溫液體或蒸汽泄漏進入夾層,也會導致夾層壓力迅速升高。當夾層壓力超過0.17MPa〔表壓左右,真空塞將會打開泄壓。設置了經濟閥<Er>,在使用過程中〔長時間停駛除外經濟閥能夠優先使用氣瓶膽頂部由于自然蒸發被汽化而形成的天然氣蒸汽,從而降低氣瓶部的壓力,使得正在使用氣瓶的壓力不會升至安全閥的開啟壓力,因而不用放空。還設置了過流閥〔Ef,當外部管路發生破裂,管路流量大于設定值時,過流閥自動關閉；當關閉過流閥前的液體使用閥后,過流閥自動回位。通過過流閥自動關閉,從而可以有效避免次生危險的發生。整套系統中的獨到之處是設置了自增壓系統。自增壓系統包括：增壓截止閥〔Pv、升壓調節閥〔PBr>、自增壓盤管〔Pr及相應的管路。該系統能夠保證且穩定地提供氣瓶的正常供液壓力和流量的要求,僅僅通過與空氣進行熱交換,而不需額外的能源。穩定的壓力是通過調節升壓調節閥來控制的,當氣瓶頂部的壓力低于升壓調節閥設定的壓力〔也就是系統需要的壓力時,液化天然氣通過增壓截止閥和升壓調節閥后進入自增壓盤管與空氣進行熱交換,液體變成蒸汽回到氣瓶的頂部。由于液化天然氣的液氣比較大,因此使得壓力升高。當壓力等于升壓調節閥的壓力后,升壓調節閥自動關閉,氣瓶壓力不再繼續升高。2、汽化器簡介汽化器主要是利用發動機循環冷卻水把液化天然氣進行加熱汽化,使天然氣達到滿足發動機使用溫度、流量要求。汽化器是一種水浴蛇管式換熱器。利用發動機冷卻水作為加熱介質對液化天然氣進行加熱。液化天然氣和冷卻水的流動方向是并流。部是盤管作為換熱器的管程,低溫的液化天然氣經過后被汽化成適合的溫度供給發動機。外部是一根套管作為換熱器的殼程,與客車發動機的冷卻水系統相連形成閉合的回路。外殼保證其間流動的冷卻水不會外泄。汽化器3、管路降壓調節閥管路降壓調節閥主要作用是將汽化器汽化后的天然氣進行減壓,使之滿足發動機的使用壓力要求,且保持壓力穩定。緩沖罐的作用是儲備一定量的氣體,以備不時之需。當客車功率較大,啟動時需要較多的天然氣時,可以在管路降壓調節閥后配備一只緩沖罐。如果受到客車安裝空間的限制,客車功率不大且供氣管路的長度〔其作用相當于緩沖罐滿足需要的情況下,可以不用配備此容器。緩沖罐系統中需要配備安全閥〔用戶自備,安全閥的開啟壓力要小于或等于系統中工作壓力最小的設備。電磁閥的作用是當發動機點火開關關閉或處于次要位置、以及發動機熄火點火開關仍處于開啟狀態時,閥門處于關閉狀態能夠阻止天然氣流向發動機,防止天然氣泄漏。4、供氣系統功用及主要部件燃氣供給系統的作用:壓力管理:氣罐壓力混合器前極低壓力溫度控制:極低溫度的燃氣將凍結管路和部件,系統件有效加熱并控制燃氣溫在合理圍。傳感器:提供稀燃燃燒需要的燃氣溫度信息,精確控制噴嘴噴射量.安全性:燃氣需要電磁閥控制燃氣的開斷。1、氣瓶過流保護閥手動放氣閥過流保護閥手動放氣閥主安全閥副安全閥液位傳感器自增壓單向閥自增壓手動閥經濟閥手動出液閥加液口主安全閥放氣壓力1.75MPa,副安全閥放氣壓力2.9MPa。一般在初次充液后約7天后,瓶壓力會升高到主安全閥放氣壓力。車輛短期停車時不必關閉手動出液閥。車輛停駛時,氣瓶的飽和壓力0.8M時,關閉自增壓閥,可有效防止氣相天然氣的放散。2、燃油濾清器最大工作壓力：35bar流量：85m3/h100psig工作溫度：-40℃～107℃壓降：6.9kPa0.3μm～0.6μm過濾效率≥95%。放水口朝下注意箭頭所指的氣流方向每3000km放一次水3、電磁閥4、穩壓器最大進口壓力：28bar、出氣壓力圍、7～14bar、工作溫度：-40℃～75℃注意箭頭所指的氣流方向,壓力表安裝在出氣端,怠速時調整NGP為8.2bar。熱交換器熱交換器的作用：天然氣從液態變為氣態導致燃氣溫度大幅降低,通過發動機的冷卻液給天然氣進一步加熱,可防止進入燃料計量閥前的燃氣結晶,以免影響燃料計量閥性能。結構：換熱器采用叉流結構以避免因燃氣過冷和冷卻液過熱時導致的熱沖擊。性能：在冷卻水溫高于0度的發動機所有工況,熱交換器能保證燃氣始終高于-40℃。冷卻水溫高于82C時燃氣溫度高于0度。6、節溫器作用：保持出口燃氣在0-40℃左右,當燃氣出口溫度>60℃時會導致燃氣流量的減少。性能：燃氣溫度超過40℃,30秒鐘關閉燃氣溫度低于10℃,30秒鐘開啟注意事項：節溫器的開啟與關閉受燃氣溫度控制,冷卻液的進口與出口不能接反,進口處有"IN"標記,出口處有"OUT"標記。7、混合器工作原理及作用：將天然氣和中冷后的空氣充分混合,使燃燒更充分、柔和。有效降低排氣溫度。結構：采用喉管和十字叉結構,天然氣從小孔中進入混合器。8、電子節氣門電子節氣門集成有執行器,位置傳感器,節氣閥門等。接收PWM信號由ECU控制其開度大小,節氣閥門開度大小控制混合氣進氣量,從而改變發動機的輸出功率。電子節氣門根據ECU指令,有三種工作狀態：1、當發動機速度低于怠速目標值時,ECU進行怠速控制,即控制節氣門開度位置,保持發動機速度在怠速目標值附近。2、當發動機速度超過最大額定轉速時,ECU限制節