淺析大功率CNG單燃料客車燃氣管路系統優化方案學術論文

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全國各地,燃氣汽車因燃氣泄漏產生自燃甚至爆炸事件時有發生,而產生原因幾乎都是天然氣儲氣系統沒有有效的防泄漏保護裝置,天然氣大量泄漏,從而引發燃燒甚至爆炸。

淺析大功率CNG單燃料客車燃氣管路系統優化方案學術論文

燃氣汽車以清潔環保、經濟而得到廣泛的應用。消除燃氣汽車隱患,提高燃氣汽車安全性成爲燃氣汽車車主、單位,產品設計和產品生產商共同的社會責任。本文從製造技術方面確定了天然氣燃料汽車的零部件選擇和管路佈置,爲燃氣車輛使用單位優化優良的整車燃氣供氣系統方案。

優化理由一:環保節能,技術先進。

2007年前,國內cNG客車最大功率在135K認以內,主要爲汽油/cNG兩用燃料發動機,發動機平臺爲化油器,燃氣供氣方式爲自然吸氣。2007年開始,在國內客車開始批量使用功率在150一20K認單燃料增壓發動機,發動機平臺爲增壓柴油發動機,燃氣供氣方式變爲多點噴射方式。這種技術先進、更節能、更環保的新型發動機,對燃氣品質、供氣壓力、壓力穩定性等都提出相應的新的要求,對整個供氣系統較過去應進行優化。

優化理由二:標準嚴格,國際水準。

優化方案採用國際通用的法則及國內標準中較高者,進行零部件的選擇和安裝;傳統方案,採用國內標準以及國內使用的習慣進行零部件的選擇和佈局安裝。

國內主要採用(出/IT9240一2003《壓縮天然氣汽車專用裝置的安裝要求》(以下簡稱“日/IT92們一2003)。目前,除西方和歐美國家採用150150一2001和EcElRlo外、亞洲的印度、泰國、新加坡、菲律賓等均強制實施這兩個標準。我們優化的方案在滿足目前國家標準的情況下,採納國際通用標準更嚴格條款,整車質量和安全性將有較大提局。

優化理由三:部件規範,配置合理

目前,國內許多零配件生產企業採用行業標準或企業標準,生產標準不一致,導致國內零部件產品質量參差不齊,安裝難度大,留下安裝質量和安全隱患等問題。2007年度,國內A發動機廠銷售約70臺單燃料發動機,HPR(高壓減壓閥)僅損壞5只,其中4只是因爲安裝原因導致的非質量損壞,故障率不足1媽編。同期,國內B發動機廠銷售約70臺相同控制系統的發動機,HPR(高壓減壓閥)損壞87只,幾乎爲質量損壞,故障率爲12牛3編。故障率,B廠是同期A廠的近90倍。經美國Ecl公司檢驗,原因爲B廠HPR前安裝的高壓電磁閥不符合標準。部件標準不足,增大事故隱患。因此在產品配件選用標準嚴格規範,保障燃氣汽車安全。

優化理由四:系統優化,安全經濟

1防泄漏能力顯著增強

天然氣汽車在使用過程中出現意外事故或車禍時,若此時造成高壓管路斷裂或接頭鬆脫,就極易產生高壓天然氣氣體的大量泄漏,如果在事故現場附近或車輛本身有火源,那就很容易發生火災甚至爆炸;一般泄漏,也容易在氣瓶罩的上方形成積聚,沒有通過過流保護閥的保護,車輛發動機也能正常的'運行,勢必會造成不能及時發現的情況,在一定條件下也將產生嚴重的安全事故。在國內外已發生了多起天然氣汽車失火的嚴重事故,國內外爲了提高燃氣汽車專用裝置系統安全進行了大量的研究實踐工作,在燃氣汽車專用裝置系統上增加了管路高壓電磁閥和手動截止閥來提高對高壓管路系統的可控性。但在出現突發汽車安全事故時,如何在氣瓶閥上進行改進,使氣瓶閥能夠感知高壓管路的異常,自動截斷氣流就變得現實起來。如果我們能保證天然氣氣瓶在氣路發生大量泄漏時能自動關閉並切斷供氣,就能減輕事故的災害程度。優化方案過流保護閥內置於手動氣瓶瓶口閥內,用的方案採用過流保護閥外置於氣瓶瓶口閥,安裝在管路中。由於管路系統是一個並聯的氣瓶存儲方式,當整個管路系統的任意位置(包括氣瓶本體出現泄漏問題)的泄漏量大於過流保護閥的動作條件,所有的內置式過流保護閥將同時動作迅速從氣瓶的源頭對天然氣進行切斷以達到安全的目的。而外置式在管路上安裝一隻的方式對過流保護閥前端的位置無法進行保護,如果過流保護閥前端的管路發生泄漏,過流保護閥將無法做出保護動作,如:氣瓶並聯部分管路及接頭出現泄漏,氣瓶瓶口閥的接頭出現泄漏等。

由於採用國際通用的安全要求規則,將過流保護閥內置於氣瓶瓶口閥。當管路系統中任意位置發生泄漏且過流閥體前後壓差大於90kP:,並且在該壓差下流量大於。招M3h/時,將自動關閉過流保護閥。過流保護閥的泄漏量不大於。那M3h/。該部件有自動復位的功能,不需要對該佈局進行人工干預。

目前在用的方案是採用外置式過流保護閥,將該部件獨立安裝在管路中。由於是外置方式,所以必須在管路迴路中安裝單向閥來輔助完成過流保護的功能,在復位的過程中必須採用外部迴路建立過流背壓來實現該部件的復位。由於要實現過流保護的功能的相關聯部件比較多,如果實現該功能的任意一個相關聯的零部件出現機械上的問題都無法完成過流保護的功能。

2管路優化設計,穩定性提高,成本降低

由於兩個方案都具有相同的系統功能,但是由於配置上的差異,造成成本與穩定性差異。

優化方案中的高壓連接部位爲30個,普通在使用方案需要外接3只三通等徑接頭和單向閥等,與安美科優化方案相比較將增加10個高壓連接部位。兩者相比較目前的安裝方案多出1/3的安裝點,其中過流保護閥、單向閥、應急用高壓電磁閥爲主要部件,使用頻率高,因此可能存在的泄漏部位也有相應的增加,降低了系統安全性能,同時維護成本比優化方案高的多。

根據客戶的要求,有兩種零部件選擇和佈局方案。該部件的安裝位置將決定過流保護的區域,最佳的方式是在每個氣瓶的出口位置都安裝。

3總結

對於從事燃氣汽車行業的企業而言,燃氣汽車的安全性和穩定性重要性是不言而喻,一起小的事故亦可能使所有努力白費,特別對於公交公司等企業,一起燃氣汽車事故不僅僅是經濟問題,甚至可能造成社會事件