劉曉群，謝 靜，強(qiáng)永軍（成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂(lè)山 614000）

大功率CNG單燃料客車(chē)燃?xì)夤苈废到y(tǒng)優(yōu)化方案

劉曉群，謝 靜，強(qiáng)永軍
（成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂(lè)山 614000）

天然氣高壓易燃屬性難以改變，優(yōu)化燃?xì)馄?chē)專用裝置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)提高燃?xì)馄?chē)的使用安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，尤為重要。本文從燃?xì)夤苈吩O(shè)計(jì)入手，主要介紹大功率燃?xì)夤苈废到y(tǒng)的優(yōu)化方案。

天然氣；大功率；單燃料；管路優(yōu)化；計(jì)算

全國(guó)各地，燃?xì)馄?chē)因燃?xì)庑孤┊a(chǎn)生自燃甚至爆炸事件時(shí)有發(fā)生，而產(chǎn)生原因幾乎都是天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)沒(méi)有有效的防泄漏保護(hù)裝置，天然氣大量泄漏，從而引發(fā)燃燒甚至爆炸。

燃?xì)馄?chē)以清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)而得到廣泛的應(yīng)用。消除燃?xì)馄?chē)隱患，提高燃?xì)馄?chē)安全性成為燃?xì)馄?chē)車(chē)主、單位，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)商共同的社會(huì)責(zé)任。本文從制造技術(shù)方面確定了天然氣燃料汽車(chē)的零部件選擇和管路布置，為燃?xì)廛?chē)輛使用單位優(yōu)化優(yōu)良的整車(chē)燃?xì)夤庀到y(tǒng)方案。

優(yōu)化理由一：環(huán)保節(jié)能，技術(shù)先進(jìn)。

2007年前，國(guó)內(nèi)CNG客車(chē)最大功率在135KW以內(nèi)，主要為汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)為化油器，燃?xì)夤夥绞綖樽匀晃鼩狻?007年開(kāi)始，在國(guó)內(nèi)客車(chē)開(kāi)始批量使用功率在150—200KW單燃料增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)為增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)夤夥绞阶優(yōu)槎帱c(diǎn)噴射方式。這種技術(shù)先進(jìn)、更節(jié)能、更環(huán)保的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)燃?xì)馄焚|(zhì)、供氣壓力、壓力穩(wěn)定性等都提出相應(yīng)的新的要求，對(duì)整個(gè)供氣系統(tǒng)較過(guò)去應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)化理由二：標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，國(guó)際水準(zhǔn)。

優(yōu)化方案采用國(guó)際通用的法則及國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中較高者，進(jìn)行零部件的選擇和安裝；傳統(tǒng)方案，采用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)使用的習(xí)慣進(jìn)行零部件的選擇和布局安裝。

國(guó)內(nèi)主要采用GB/T19240-2003《壓縮天然氣汽車(chē)專用裝置的安裝要求》（以下簡(jiǎn)稱GB/T19240-2003）。目前，除西方和歐美國(guó)家采用ISO15500-2001和ECE R110外、亞洲的印度、泰國(guó)、新加坡、菲律賓等均強(qiáng)制實(shí)施這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。我們優(yōu)化的方案在滿足目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的情況下，采納國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格條款，整車(chē)質(zhì)量和安全性將有較大提高。

優(yōu)化理由三：部件規(guī)范，配置合理

目前，國(guó)內(nèi)許多零配件生產(chǎn)企業(yè)采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)零部件產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，安裝難度大，留下安裝質(zhì)量和安全隱患等問(wèn)題。2007年度，國(guó)內(nèi)A發(fā)動(dòng)機(jī)廠銷售約700臺(tái)單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，HPR（高壓減壓閥）僅損壞5只，其中4只是因?yàn)榘惭b原因?qū)е碌姆琴|(zhì)量損壞，故障率不足1.43‰。同期，國(guó)內(nèi)B發(fā)動(dòng)機(jī)廠銷售約700臺(tái)相同控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，HPR（高壓減壓閥）損壞87只，幾乎為質(zhì)量損壞，故障率為124.3‰。故障率，B廠是同期A廠的近90倍。經(jīng)美國(guó)ECI公司檢驗(yàn)，原因?yàn)锽廠HPR前安裝的高壓電磁閥不符合標(biāo)準(zhǔn)。部件標(biāo)準(zhǔn)不足，增大事故隱患。因此在產(chǎn)品配件選用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)范，保障燃?xì)馄?chē)安全。

優(yōu)化理由四：系統(tǒng)優(yōu)化，安全經(jīng)濟(jì)

1　防泄漏能力顯著增強(qiáng)

天然氣汽車(chē)在使用過(guò)程中出現(xiàn)意外事故或車(chē)禍時(shí)，若此時(shí)造成高壓管路斷裂或接頭松脫，就極易產(chǎn)生高壓天然氣氣體的大量泄漏，如果在事故現(xiàn)場(chǎng)附近或車(chē)輛本身有火源，那就很容易發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸；一般泄漏，也容易在氣瓶罩的上方形成積聚，沒(méi)有通過(guò)過(guò)流保護(hù)閥的保護(hù)，車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)也能正常的運(yùn)行，勢(shì)必會(huì)造成不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的情況，在一定條件下也將產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。在國(guó)內(nèi)外已發(fā)生了多起天然氣汽車(chē)失火的嚴(yán)重事故，國(guó)內(nèi)外為了提高燃?xì)馄?chē)專用裝置系統(tǒng)安全進(jìn)行了大量的研究實(shí)踐工作，在燃?xì)馄?chē)專用裝置系統(tǒng)上增加了管路高壓電磁閥和手動(dòng)截止閥來(lái)提高對(duì)高壓管路系統(tǒng)的可控性。但在出現(xiàn)突發(fā)汽車(chē)安全事故時(shí)，如何在氣瓶閥上進(jìn)行改進(jìn)，使氣瓶閥能夠感知高壓管路的異常，自動(dòng)截?cái)鄽饬骶妥兊矛F(xiàn)實(shí)起來(lái)。如果我們能保證天然氣氣瓶在氣路發(fā)生大量泄漏時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉并切斷供氣，就能減輕事故的災(zāi)害程度。優(yōu)化方案過(guò)流保護(hù)閥內(nèi)置于手動(dòng)氣瓶瓶口閥內(nèi)，用的方案采用過(guò)流保護(hù)閥外置于氣瓶瓶口閥，安裝在管路中。由于管路系統(tǒng)是一個(gè)并聯(lián)的氣瓶存儲(chǔ)方式，當(dāng)整個(gè)管路系統(tǒng)的任意位置（包括氣瓶本體出現(xiàn)泄漏問(wèn)題）的泄漏量大于過(guò)流保護(hù)閥的動(dòng)作條件，所有的內(nèi)置式過(guò)流保護(hù)閥將同時(shí)動(dòng)作迅速?gòu)臍馄康脑搭^對(duì)天然氣進(jìn)行切斷以達(dá)到安全的目的。而外置式在管路上安裝一只的方式對(duì)過(guò)流保護(hù)閥前端的位置無(wú)法進(jìn)行保護(hù)，如果過(guò)流保護(hù)閥前端的管路發(fā)生泄漏，過(guò)流保護(hù)閥將無(wú)法做出保護(hù)動(dòng)作，如：氣瓶并聯(lián)部分管路及接頭出現(xiàn)泄漏，氣瓶瓶口閥的接頭出現(xiàn)泄漏等。

由于采用國(guó)際通用的安全要求規(guī)則，將過(guò)流保護(hù)閥內(nèi)置于氣瓶瓶口閥。當(dāng)管路系統(tǒng)中任意位置發(fā)生泄漏且過(guò)流閥體前后壓差大于90kPa，并且在該壓差下流量大于0.48M3/h時(shí)，將自動(dòng)關(guān)閉過(guò)流保護(hù)閥。過(guò)流保護(hù)閥的泄漏量不大于0.03M3/h。該部件有自動(dòng)復(fù)位的功能，不需要對(duì)該布局進(jìn)行人工干預(yù)。

目前在用的方案是采用外置式過(guò)流保護(hù)閥，將該部件獨(dú)立安裝在管路中。由于是外置方式，所以必須在管路回路中安裝單向閥來(lái)輔助完成過(guò)流保護(hù)的功能，在復(fù)位的過(guò)程中必須采用外部回路建立過(guò)流背壓來(lái)實(shí)現(xiàn)該部件的復(fù)位。由于要實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的功能的相關(guān)聯(lián)部件比較多，如果實(shí)現(xiàn)該功能的任意一個(gè)相關(guān)聯(lián)的零部件出現(xiàn)機(jī)械上的問(wèn)題都無(wú)法完成過(guò)流保護(hù)的功能。

2　管路優(yōu)化設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性提高，成本降低

由于兩個(gè)方案都具有相同的系統(tǒng)功能，但是由于配置上的差異，造成成本與穩(wěn)定性差異。

優(yōu)化方案中的高壓連接部位為30個(gè)，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(yōu)化方案相比較將增加10個(gè)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(diǎn)，其中過(guò)流保護(hù)閥、單向閥、應(yīng)急用高壓電磁閥為主要部件，使用頻率高，因此可能存在的泄漏部位也有相應(yīng)的增加，降低了系統(tǒng)安全性能，同時(shí)維護(hù)成本比優(yōu)化方案高的多。

根據(jù)客戶的要求，有兩種零部件選擇和布局方案。該部件的安裝位置將決定過(guò)流保護(hù)的區(qū)域，最佳的方式是在每個(gè)氣瓶的出口位置都安裝。

3　總結(jié)

對(duì)于從事燃?xì)馄?chē)行業(yè)的企業(yè)而言，燃?xì)馄?chē)的安全性和穩(wěn)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(fèi)，特別對(duì)于公交公司等企業(yè)，一起燃?xì)馄?chē)事故不僅僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，甚至可能造成社會(huì)事件。

［1］盛利.電控天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)匹配與實(shí)驗(yàn)研究［D］.上海交通大學(xué)，2009.

［2］彭洪濤.天然氣汽車(chē)發(fā)展中存在的問(wèn)題及對(duì)策研究［J］.煤氣與熱力，2006（03）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.038