为满足电驱动钻机对动力的要求，济南柴油机厂新近研制了新 型 的1 000 kw，1 500 r/min的g12v190zld型柴油机。并与mtg689型发电机配套，形成了800 kw的800gf 2型柴油发电机组。现将该机的研制情况和特点予以介绍。
1 设计要求和原则
1.1 电驱动钻机的工作特点和对柴油机的要求
a)电驱动钻机工况变化频繁，变化幅度大，因此，要求柴油机的瞬态调速率要低，稳定时间要短。所以，柴油机务必要配备调速性能好的电子调速器，才能满足要求。
b)电驱动钻机由3、4台柴油发电机组并车使用，要求并车容易，各机组的功率分配均匀，所以，要求柴油机应配备稳定调速率可调的电子调速器，才能满足要求。
c)电驱动钻机大部分用于钻深井，所以，要求柴油机工作十分可靠，操作人员少，甚至无人值守。
d)电驱动钻机代表着国家的钻机技术水平和发展方向，所以，要求柴油机的技术含量高，特别是在监控及安全保护方面，要有较高的自动化程度，以适应远控和无人值守的要求。
1.2 设计原则
为满足电驱动钻机的以上要求，该机的设计遵循了以下原则：
a)通用性好 最大限度地与原190系列柴油机保持通用，继承190系列柴油机固有的可靠性好、经济性高、启动容易、操作方便等特点。但从可靠性上考虑，工厂内无法满足个别关键零部件的要求，那些零部件可以从国外进口或外协解决。
b)适应性好 一是功率大，满足800 kw机组的配套要求，经核算定为1000 kw，1500 r/min；二是冷却能力要适应功率提高后的散热要求；三是调速性能要适应柴油发电机组动态性能良好和并车发电的要求。此外，还要满足工作可靠、便于维修，以适应工况多变、环境恶劣的要求。
c)技术含量高 有完善可靠的监控系统和安全保护系统，以适应远控和无人值守的要求。从功能上、适用性上达到cat3512ta型柴油机的技术水平。
2 主要改进和结构特点
2.1 改进内容
2.1.1 柴油机单机
为保证柴油机工作可靠、便于维修、提高功率和经济性，对柴油机采取了以下改进措施：
a)换用瑞士abb公司技术生产的高效（效率提高了5％）、高压比（压比提高了20%）、大流量（流量提高了20%）的rr153型增压器，以代替原20gj型增压器，达到提高压比和增大供气量，满足功率提高后其性能和可靠性的要求。试验结果表明，采用该增压器的柴油机在1 000 kw时，排气温度只有490 ℃，比原机下降70 ℃。这样就为降低热负荷，延长柴油机寿命创造了条件。
b)改用按ge公司技术生产的圆管式高效空冷器，效率由原73％提高到87％，以适应降低空气温度，增加质量流量和提高功率的要求。这对延长柴油机功率，降低柴油机热负荷，提高柴油机寿命有重要作用。
c)由原装在油底壳内2的台并联机油泵改为1台大排量机油泵，并装在油底壳前端，配自动调压阀。该泵流量比原2台泵提高14％，既易保证油压，又便于维修，还能自动调压。由于油压提高，还起到延长柴油机寿命的作用。对柴油输油泵也由原转子式改为齿轮式，使其有较大的自吸能力。
d)缸盖镶高级耐热合金钢阀座，以适应功率增大，气门及阀座因热负荷增大而磨损严重的要求，起到延长寿命提高可靠性的作用。
e)采用热工参数液晶显示、安全报警（水温、排温、油温、油压、转速）和自动停车（超速、油压低）于一体，并有延伸报警和参数显示的监控器，以适应远控和运行安全的要求，为提高可靠性和无人值守创造了条件。同时还采用双压力式油压低自动停车装置，为远程启动创造了条件。
f)采用新型材料密封垫片、新结构水管挠性接头和乐太密封胶，提高其密封性，为无人值守创造条件。
g)采用预啮合气启动马达，既节省了用气量，便于启动，又保证齿圈工作可靠。
2.1.2 柴油机冷却系统
为满足提高功率之后其冷却能力需要加强的要求，在冷却系统方面采取了以下措施：
a)改用大的高温水泵和低温水泵代替原水泵（流量、扬程提高50％），以适应功率提高、散热量大的要求。
b)改用大直径的高效风扇代替原风扇，风扇直径由φ1.35 m增加到φ1.50 m，比原风扇风量提高30％，效率提高15％，以适应功率增大和散热量增大的要求。
c)改用管带式开窗口的大散热面积的高效散热器，以代替原管片式散热管，散热面积提高50％，散热效率提高35％，以适应功率提高散热量增大的要求。
d)风扇传动采用液力偶合器，能根据水温状况自动调节风扇转速，保持水温在一定范围内，既使柴油机保持良好的经济性，又减少了人工调节的劳动强度。
2.1.3 发电品质和并车
为保证良好的发电品质和满足并车的需要，采取以下措施：
a)采用力矩足够，外形尺寸小、质量轻，传动方式简单的德国海茵茨曼公司生产的e6v型电子调速器。由于它的稳定调速率可在0％～5％范围调节，而且动态响应快，所以，并车方便。试验表明，使发电机组的频率控制指标达到了国家电站质量分等的优等品水平及实现柴油机的远控。
b)配上负荷分配器和同步器，不仅实现自动或半自动并车，而且可使动态响应性能进一步提高及并车有功功率分配进一步均匀。
3 主要试验结果
为了进一步考核该机的性能指标和可靠性，我们制造了1台g12v190zld型样机，在台架上进行了性能试验，测取了有关性能参数，并配800 kw发电机，形成800gf 1型柴油发电机组，对其进行1 000 h可靠性试验。结果表明，柴油机工作可靠、性能稳定(如表1、表2和图1)。
图1 g12v190zld型柴油机负荷特性
表1 g12v190zld型台架性能试验结果
| 项目 | 实测值 | 标准值 |
| 型式 | 四冲程水冷直喷式燃烧室、增压、空冷 |
| 缸径d/mm | 190 | 190 |
| 冲程s/mm | 210 | 210 |
| 转速nd/r*min-1 | 1500 | 1 500 |
| 功率p/kw | 800 | 800 |
| 耗柴油率ηd／gd．（kw*h）－1 | 214 | （209±5%） |
| 耗机油率ηe/ge．（kw*h）－1 | 11 | 1.6 |
| 排气烟度bsu | 1.1 | 1.5 |
| 排气温度tp/℃ | 490 | ＜630 |
| 噪声lp/dba | 104 | 108 |
| 稳定调速率δ2/% | 3.2 | 0～5可调 |
| 瞬时调速率δ1/% | 4.4 | 5 |
| 稳定时间ts/s | 2.4 | 3 |
| 转速波动度ψ/% | 0.02 | 0.5 |
表2 800 kw发电机组可靠性运转试验结果
(日期: 1998-04-10～1998-05-31，额定工况)
转速
ne/r．min－1 | 1 500 | 油温to/℃ | l72～82 |
| 功率p/kw | 1 000 | 油压po/mpa | 0.66～
0.72 |
耗油g/
g．（kw．h）－1 | 240～250 | 累计运转时间 |
| 排气温度tp/℃ | 480～530 | td/h | 1 000 |
| 水温tw/℃ | 66～71 | 可靠性情况 | 可靠 |
试验结果表明，该机各项主要性能指标均达到设计要求，工作是可靠的。可以认为，所研制的g12v190zld型柴油机除保持了z12v190b型柴油机固有的可靠性好、耗油率低、加速低、启动容易、维修简单等特点外，还较z12v190b型柴油机独具以下优点：
a)功率大 比z12v190b型机提高了13.3％，可以满足800 kw发电机组配套要求。
b)调速性能好 达到一级调速精度，可以满足电驱动钻机工况变化频繁，冲击幅度大和并车的要求。
c)可靠性、维修和操作方便性均有所提高。
d)适应性好 可以满足环境温度45 ℃时功率和冷却的要求。
e)技术含量提高 其新型监控仪和偶合器传动风扇为远控和使用安全创造了条件。
4 可靠性分析
可靠性是柴油机最主要的指标，因此，从设计、制造的各个环节均予以充分考虑。下文通过对其计算、结构和试验考核等方面分析，可认为该机的工作可靠性是有保证的。
4.1 固有可靠分析
该机是在获得国家金牌产品的z12v190b型柴油机基础上发展起来的。完全在1 500 r/min工况运转的柴油机（配发电机组）至今有几百台，现场使用表明，柴油机工作是可靠的，特别是在80年代，工厂进行了大量研究改进，采用了许多新的技术措施，使该机具有良好的固有可靠性。例如，工厂历次的1 000 h耐久试验，均 是 在 1 500 r/min工况下考核，都证明其工作是可靠的。也正因为如此，才被海军、机车和船舶等部门选用。
4.2 计算分析
通过对1 500 r/min的1 000 kw柴油机主要零件强度计算，证明它的强度均在安全许用范围。
4.3 功率匹配分析
柴油机和发电机的合理匹配，为柴油机的可靠性创造了条件。这是因为现在用的1 000 kw柴油机配800 kw发电机,已考虑了发电机各种损耗和风扇损耗,柴油机还有90 kw的功率作为储备,这样就不会出现“小马”拉“大车”现象,柴油机不会出现因超负荷而导致的排温高、水温高、油温高、并车困难等故障。
4.4 试验与考核分析
该机的一些技术措施已在其他同类机型上进行过试验、考核，证明各项措施是有效的、可行的，可靠性得到进一步验证。
例如，1 500 r/min、1 000 kwz12v190bj7型机车柴油机已在石油化工部门使用考核过,反映良好。
1 500 r/min,1 000 kw的z12v190bcj型舰船用柴油机，无论是台架200 h连续试验,还是装舰试验和使用,均未发现大的不可靠问题,受到海军部门欢迎。
本g12v190zld型样机进行1 000 h可靠性试验,柴油机也未出现可靠性方面的问题。
4.5 生产条件和使用条件分析
a)“八五”期间,工厂对重要零件加工的关键工序进行了工艺技术改造,引进了德国、美国、意大利等国的先进加工中心和生产线，使工厂的技术装备达到当今的世界先进水平。这对提高和稳定柴油机主要零部件的加工质量，为保证柴油机工作可靠打下了坚实的物质基础。
工厂通过了iso 9001认证，如今管理严格，有一整套严格的质量保证体系，为柴油机的可靠性打下了坚实的管理基础。
b)工厂有一套完善的从安装、调试、技术培训、现场服务到配件供应的售后服务体系，为柴油机的使用和维护起到保驾护航的作用，同样为柴油机的可靠性创造了良好的外部条件。
c)各油田多年使用190系列柴油机积累了丰富的使用和维修经验，而本机的通用性又很高，这就为柴油机可靠地推广使用于油田提供了使用维修方面的保证。
