柴油机工作原理是什么
柴油机工作原理
单缸往复活塞式柴油机结构主要由排气门、进气门、气缸盖、气缸、活塞、活塞销、连杆和曲轴等组成。气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内作一上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为丁吸入新鲜空气和排出废气，在气缸盖上下设有进气门和排气门。
(1)基本名闻术语
①上止点：活塞离曲轴中心 距离的位置。
②下止点：活塞离曲轴中心小距离的位置。
③活塞行程(冲程)：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。
④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用符号r表示，单位为mm。活塞行程S等于曲柄半径r的两倍。
⑤气缸工作容积在：一个气缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。用符号Vh表示，単位为L。
⑥柴油机排量：柴油机所有气缸工作容积的总和称为柴油机排量，用VH表示。
柴油机排量表示柴油机的做功能力，在其他参数相同的前提下，柴油机排量越大，则其所发出的功率就越大。
⑦燃烧室容积当活塞在上止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Vc表示。
气缸总容积当活塞在下止点时，活塞上方的气缸容积。用符号Va表示。它等于燃烧室容积Va与气缸工作容积Vh之和。
⑨压缩比气缸总容积与燃烧室容积之比。用符号ε表示。
压缩比ε表示气缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比ε=12～22。压缩比越大，活塞运动时，气体被压缩得越厉害，气体的温度和压力就越高，柴油机的效率也越高。
⑩工作循环：柴油机中热能与机械能的转化，是通过活塞在气缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如柴油机活塞走完四个冲程(曲轴旋转两周)完成一个工作循环，称该机为四冲程柴油机如活塞走完两个冲程(曲轴旋转一周)完成一个工作循环，称改机为二冲程柴油机。
(2)四冲程柴油机工作原理
①进气过程 活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入气缸。由于进气系统存在阻力，使进气终了气缸内的气体压力低于大气压力P0(约78～91kPa)，温度为320～340K.
②压缩过程 活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷人气缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。
③做功过程 所示]在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雰喷入气缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的 压力可达6～9MPa， 温度可达1800～2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热，气缸内的压力并没有明显下降，随着活塞下移，气缸内的温度和压力才逐渐下降。做功行程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。
④排气过程 做功过程结末后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤，迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，气缸内废气压力略高于大气压力。气缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。
活塞经过上述四个连续过程后，便完成了一个工作循环。当排气过程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个过程又重复进行。如此周而复始地进行个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。
(3)二冲程柴油机工作原理
二冲程柴油机无进气门。气缸(气缸套)壁上有一组进气孔，由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭，气缸盖上设有排气门。空气由扫气泵提高压力以后，经气缸外部的空气室和气缸壁上的进气孔进入气缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由气缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。
① 行程 行程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开，新鲜空气山扫气泵以高于大气压力送入气缸中，并把气缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔破活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭。于是气缸内的新鲜空气被压缩，一直进行到上止点。
②第二行程 第二行程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时，喷油器开始喷油，被喷油器喷成的雰状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，推动活塞向下止点运动，经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开，做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动，随后进气孔打开，新鲜空气被扫气泵再次压入气缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作行程。
(4)二冲程与四冲程柴油机的比较
与四冲程柴油机比较，二冲程柴油机有以下主要特点。公明发电机
①曲轴毎转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程柴油机工作容积和转速与四冲程柴油机相同时，在理论上其功率应为四冲程柴油机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程柴油机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作行程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程柴油机的功率约为四冲程柴油机的1.5～1.7倍。
②二冲程柴油机因其曲轴毎转一周就有一个做功行程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳。
③大多数二冲程柴油机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程柴油机结构简单，重量轻·使用维修方便。
④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。
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2020年燃煤发电必须深度减排，促进电力行业在“十四五”期间碳达峰
2020年新通过审批煤电总量同比增长231.6%，不利于建设低碳新型电力系统
2021年3月15日，中国政府首次正式提出“以新能源为主体的新型电力系统”的概念，具体包括要构建清洁低碳的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动。此举再次表明， 决策层高度重视“十四五”作为实现未来碳达峰、碳中和的关键期和窗口期。
"十三五"新核准144.8GW，
其中三成集中在2020年
然而，在建设新型电力系统的布局中，大量新近获得审批、即将规划投建的煤电项目很有可能减缓低碳转型的速度。国际环保组织绿色和平 统计，“十三五”期间（2016年-2020年）新核准总量为144.8吉瓦的燃煤发电机组，或将加固中国作为全球 的煤炭消费国的角色。据中国电力企业联合会（以下简称“中电联”）数据显示，截至2020年底，中国煤电装机容量高达1080吉瓦，占各类电源总装机容量的49.1%，而煤电发电量占总发电量的60.8%[1]。
绿色和平根据各省级审批部门公开信息数据[2]整理分析发现，2020年共计46.1吉瓦煤电项目通过了地方发展和改革委员会（以下简称”地方发改委”）的核准，是2019年获批总量的3.3倍。在“十三五”的收官之年，中国各省地方发改委新核准的煤电装机总量延续了2018年开始逆势迅猛上升的趋势，由2019年63.1%的同比增长比率，飙升至2020年231.6%的同比增长率。
2020年地方井喷式审批，
已有四成项目通过环评
新批煤电数量在“十三五”U型逆增，煤电风险预警后期松绑
2020年通过核准的煤电装机总量较之2019年井喷式攀升，约占“十三五”期间通过审批总装机量的三成。中电联和智库全球能源监测平台（Global Energy Monitor）的数据显示，2020年中国新增运行煤电机组占世界新增总量的约79.5%[3] [4] [5]，居世界 。
早在2016年，中国 发改委和 能源局为化解“十三五”期间煤电过剩风险，下发了《关于促进我国煤电有序发展的通知》等多份文件，要求建立煤电风险预警机制以约束煤电核准规模[6]。然而，在“十三五”后半期，即2019年至2020年，煤电项目核准再次出现”U型逆势上升”的趋势（图1）。2020年一年内新通过发改委核准的煤电装机总量为46.1吉瓦，占“十三五”期间通过发改委核准总和约31.9%。其“抢闸冲锋”的能源规划老思路，已经落后于中央政府在2020年9月庄重宣布的双碳目标。
自2016年开始， 能源局每年发布未来三年内的煤电规划建设风险预警，其中，预警结果为红色代表存在电力冗余，即该地区不允许新建煤电项目；橙色的地方，则需要慎重决策建设煤电项目（“十三五”期间煤电装机充裕度预警的地区数量详见图1）。
图1. 2016年至2020年通过发改委核准的煤电装机总量变化趋势以及 能源局在2016年至2020年每年发布的煤电装机充裕度预警为红色和橙色的地区数量变化。制图：绿色和平
中国已经正式迈入由高速度转向高质量发展的“十四五”建设工作，其中，能源行业能否成功完成绿色低碳转型，对于推动中国绿色低碳循环发展体系建设具有重要意义。中央政府近期首次提出了建设以新能源为主的新型电力系统，意味着传统煤电角色的革命性调整，因此，中央方针指引和地方实际贯彻对于煤电建设的控制十分关键，是扭转中国电力行业低碳转型的重要把手。
如果新批煤电在未来全部投建，将严重影响 气候目标早日达成
在2020年的第四季度，共有12个地方的发改委部门核准通过了总量为8.1吉瓦的煤电项目，占全国2020年通过总量的17.5%。其中，通过新建项目多的地方是湖北省、江苏省和贵州省，这些地方分别通过了2.7吉瓦，2.1吉瓦和1.3吉瓦的新项目（表1）。值得留意的是，在9月22日中国宣布3060目标后，地方政府未能采取果断措施停缓对高碳排放的煤电项目的核准。而严控新建煤电项目，将成为中国展现全球气候领导力的关键之举。
警惕富煤省份试图以煤电项目刺激经济，拖慢全国低碳转型进程
当前中国现有产业结构、能源消费仍以高碳为主。部分省份过度依赖煤电刺激经济的惯性思维，将深刻影响地方早日落实碳达峰的进程。在整个“十三五”期间，发改委新核准煤电装机总量 的地方都是内蒙古自治区（25.9吉瓦），陕西省（18.7吉瓦），和山东省（15.8吉瓦）等富煤地区[14]。经统计，中国的富煤地区（内蒙古自治区，陕西省，山东省，山西省和贵州省）在”十三五“期间新审批通过的煤电规模达76.4吉瓦，是全国审批通过总量的52.8%，其中核准通过多的是内蒙古自治区和陕西省，分别占富煤地区群核准总量的33.9%和24.4%左右。
在东部发达地区（重大经济发展区域京津冀、长三角和珠三角所覆盖的省份——北京市，天津市，河北省，上海市，江苏省，浙江省，安徽省和广东省）核准通过总量约为25.8吉瓦，是全国审批通过总量的17.8%，总体来说，“十三五”期间富煤地区通过的煤电总量是东部经济发达地区的3倍左右（表2）。
制图：绿色和平
地方是全国双碳目标的基本单位
富煤省份是控制碳排的木桶短板
绿色和平统计分析显示，在“十三五”期间富煤省份核准上马的煤电项目居多，这些地区的经济增长常年依赖煤炭，但是另一方面也严重制约了其能源结构向高比例可再生能源的转型，并将有可能对中国尽早实现双碳目标造成负面的影响。
根据 发改委于2021年初发布的《关于各地区2019年度能源消费总量和强度双控目标考核结果的公告》，“十三五”期间新核准煤电总量 的内蒙古自治区的双控目标考核结果为未完成等级，并被予以通报批评[15]。内蒙古在2015年至2019年间的能源消费总量增量高达“十三五”增量控制目标的184%，节能减排形势十分严峻[16]。
另外，在富煤省份中，陕西省属于大气污染防治重点区域，该省设立了2021年GDP6.5%以上的增速目标，如何做好经济增长和碳排强度控制的平衡是该地方政府需要重点关注的问题。
“十三五”期间及2020年单年核准通过煤电装机数量多的内蒙古自治区在2021年3月出台了《关于确保完成“十四五”能耗双控目标任务若干保障措施（征求意见稿）》，指导提出包含火电等高能耗产业需在“十四五”期间加快淘汰化解落后和过剩产能，并先行提出将单位GDP能耗下降3%，建立用能预算管理，严格控制能耗总量作为内蒙古自治区今年的年度目标[17]。可见，中央层面作出积极的气候承诺对地方开发高耗能产业具有很强的约束力。
地方省份是实现全国层面双碳目标的基本单位，而富煤省份是考验控制全国碳排总量的“木桶短板”，因此，富煤省份尤其需要考虑暂缓核准未建的煤电项目，对处于审批流程中的项目严格审查，并且在“十四五”期间停止核准通过新的煤电项目。
同样，东部沿海发达地区也未能作出停止新批煤电的表率。截至目前，北京市是早提出碳达峰目标的中国发达省市，其在《“十三五”时期节能降耗及应对气候变化规划》中提出“二氧化碳排放总量在2020年达到峰值并尽早达峰”的目标[18]。在东部经济发达地区中，尽管广东省在《广东省“十三五”控制温室气体排放工作实施方案的通知》中提出推动全省二氧化碳排放在全国率先达到峰值[19]，但是在“十三五”期间由省级发改委共核准了包括上大压小项目在内的6.54吉瓦燃煤机组，是新核准多煤电装机的东部沿海发达省份。
中国是 个承诺碳达峰的发展中 ，在尚未出台具体的碳达峰数值目标前提下，要在后30年走完发达 50-70年完成的里程非常艰巨。自双碳目标宣布以来，国际社会上的各方皆在关注中国目前在应对气候变化上采取的具体行动。
中国应该更快发展高比例可再生能源，尽快为煤电扩张踩下急刹车。中国作为世界上 的可再生能源发电设备生产者，可以充分利用技术优势为自身和其他 谋求更好的发展机遇，同时加强气候承诺的公信力，助力全球低碳能源转型。
煤电产能过剩已成共识，
能源转型要抓住达峰窗口期
截至2020年11月，中国各省的用电 负荷共计11.8亿千瓦[20] [21]，而火电装机达12.3亿千瓦[22]，已超过各省 负荷的总和，新增煤电将进一步激化存量过剩矛盾，并加大减排难度。与此同时，中国的可再生能源呈现出巨大的发展潜力。”十三五“期间，中国的风电和太阳能发电的发电装机容量年均增长分别为17.55%和35.00%，发电量年均增长分别为17.97%和40.77%[23]。
“十四五”期间，随着可再生能源逐步高比例接入电网以及煤电存量愈发冗余，煤电“基荷电源”的角色将逐步淡化，其定位应逐渐转向配合可再生能源灵活调整出力以保障平稳电力供给、以及配合尖峰负荷时段快速出力的辅助调节型电源。
考虑到煤电项目的运营时间较长，通常为30年，其造成的环境损失和经济损失将是长期的。在低碳转型的大背景下，新推进煤电上马将加大行业内竞争，将加剧产能过剩、边际效益愈发降低，增加资产搁置的风险。
政策建议：中国的燃煤发电必须深度减排，促进电力行业在“十四五”期间碳达峰
为避免实现碳达峰之前再次重现2020年“冲关抢闸，审批上马”的煤电核准热潮，绿色和平建议：
“十四五”能源规划的决策部门，需要高度警惕2020年大量煤电项目通过审批对中国3060目标进程的负面影响，在“十四五”能源规划中将煤电装机总量控制在11亿千瓦以内，加速电力体系的脱碳进程和尽早达峰。向国际社会展现中国迈出了将气候行动的决心落实到更具体政策的关键一步。
中央政府的气候愿景，需要各地方省份积极配合，因地制宜地研究各地能源战略重点和实施路径，而非增加经济和环境压力继续投建煤电上。 能源局作为《煤电规划建设风险预警》政策的制订方，应坚持统筹全国情况，尽快评估各省电力装机、用电负荷以及潜在的调峰资源的 情况，在即将发布的《2024年煤电规划建设风险预警》中，禁止各省进一步审批煤电项目，避免更多的煤电项目在“十四五”期间盲目开工建设。
地方发改委作为煤电项目的审批方，应仔细审视本地中长期电力系统的低碳转型问题，尽早为打造高比例可再生能源所需的灵活电力系统做准备。其中，各省应在“十四五”期间将重点放在存量，唤醒多元存量资源。利用“网-源-荷-储”等电力资源配套可再生能源高比例发电，提出实际行动方案以执行 发展改革委和 能源局关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见，提高中国气候承诺在国际上的公信力。
由东部发达地区引领尽快达成碳达峰碳中和目标，富煤地区更需要及时调整依赖天然资源发展的常态，以能源消费总量和碳排放总量目标倒逼产业转型，在形成新的经济增长点的同时加速公平淘汰传统高排放煤电产业。
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华龙一号”示范工程福清核电6号机组EMQ应急柴油发电机组首启成功
北极星核电网讯:2021年3月13日21点42分，“华龙一号”示范工程福清核电6号机组B列应急柴油发电机组稳定运行在600转/分额定转速平台，经中核工程福清项目调试部、工程管理部，二三公司和陕柴厂家联合检查确认柴油机各项参数正常，标志着由中核工程总包的华龙一号示范工程 一台应急柴油发电机组首次启动成功！
福清核电5、6号机组的应急柴油发电机由陕西柴油机重工集团成套供货，属于示范工程的大型国产化系统与设备。作为6号机热试的先决条件之一，6DB专项任务重大、工期紧迫，现场团队为此成立了柳鹏（调试）、伍汉升（工程管理）和邵德伟（二三）为主要协调人的“三人小组”，“三人小组”每天组织召开碰头会，建立领导层协调群，组织各家单位严格落实福清5号机组和6DA的土建施工、安装、调试和运行经验基础，将一系列变更提前落实到位，在施工工序、调试介入检查等环节进行了优化。经过设备成套中心的全程跟踪协调，诸如AVR调节器、阀门等“卡脖子”物项均按现场需求时间到货，使得系统具备了调试介入条件。调试试验组从2021年1月中旬开始介入，开展6EMQ09/10/13试验，将调试工期尽可能并行在油冲洗和管路恢复的主线作业中。3月7日，6DB开始首次进燃油，并进行3台燃油泵试车，经过五天的紧张试车、查漏消缺，柴油机发电机组燃油回路终于能顺畅运转，打通了首启前的“ 一公里”。
为有效贯彻集团公司领导现场调研指示，切实提高政治站位，专项组深入开展党史学习教育，在学习教育中激发念、汲取历史经验，转化为攻坚克难的具体行动，按计划推动“华龙一号”示范工程建成，同时在首启前专门邀请了业主工程管理部门和华东监督站进行检查与指导，并将问题及时整改到位。
3月13日上午，首启工前会准时召开，经过近六个小时的系统在线、检查和执行操作票，柴油机正式开始启动试验。按规程需进行仅机调模式的启动，分别维持在300转/分和600转/分转速平台，随后在这两个转速平台进行带电调模式的启动，检查柴油机组运行正常。首启完成后，调试小组将进行单排快起、空载励磁、二极管断相、假同期和真同期并网、稳态运行与性能验收等一系列调试试验。只有全部试验合格，6EMQ才正式具备可用条件。
接下来，维曼发电机租赁团队将继续秉持团结拼搏，勇于担当的工作精神，细致准备，精心调试，完成任务，为您提供电源保障！