Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Финансы
Экономика
Биология
Сельское хозяйство
Психология
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
Физика
История
Экология
Промышленность
Энергетика
Этика
Связь
Автоматика
Математика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология
Документ Microsoft Office Word. Измерение основных параметров двигателя
 Скачать 37.66 Kb.
|
|
1) Условные обозначения: 1- дизельный двигатель, четырехтактный, с одним или несколькими цилиндрами. В общем корпусе с дизелем находиться стартовый электродвигатель постоянного тока для запуска и система подачи масла. 2 - асинхронный или синхронный генератор переменного тока. 3 - прочная рама из толстостенного металлического профиля, к которой крепятся все компоненты дизель - генератора. Дизель и электрогенератор устанавливаются на специальные пружинные амортизаторы, гасящие вибрацию и снижающие шум. 4 - блок управления, 5 - топливный бак. 6 - аккумулятор для запуска дизеля. 7- вентилятор воздушного охлаждения, как вариант, может быть установлено водяное охлаждение. 8 - выхлопная труба с глушителем. 9 - демпфирующая муфта, соединяющая дизельный двигатель и электрогенератор. Основным элементом дизельной-электроустановки (станции или агрегата) является дизель-генератор, состоящий из дизельного двигателя, электрического генератора, трехфазного переменного тока, систем охлаждения, смазочной, топливоподачи и пультов управления. Передвижные электростанции типа ЭСД комплектуются дизельными агрегатами марки АД (АСД), а электростанции ЭСДА — агрегатами АД и АСДА. 2) Первая степень автоматизации дизель-генераторов, электроагрегатов и электростанций: а) Стабилизация выходных электрических параметров. б) Аварийно-предупредительная сигнализация и аварийная защита. измерение основных параметров двигателя: давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива в баке, напряжение батареи и зарядного генератора, частоту вращения вала генератора, время наработки станции. измерение основных параметров генератора: напряжение, частота и сила тока.включение аварийной сигнализации и останов электроагрегата по параметрам: перегрев охлаждающей жидкости, падение давления масла, низкий уровень топлива, неисправность зарядного генератора, перегрузке по току в цепях нагрузки, коротком замыкании в цепях нагрузки, выход параметров генератора за данные пределы установки. в) Автоматическое поддержание нормальной работы после пуска и включения нагрузки. г) Запуск станции по команде оператора с лицевой панели шкафа. д) Подключение и отключение нагрузки оператором. Вторая степень автоматизации дизель-генераторов, электроагрегатов и электростанций: электростанций: * Стабилизация выходных электрических параметров. * Аварийно-предупредительная сигнализация и аварийная защита: измерение основных параметров сети и генератора: напряжение сеть/генератор, ток генератора, частота напряжения генератора/обороты, напряжение батареи/зарядного генератор, активной, реактивной и полной мощности генератора; индикация основных параметров двигателя: давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива, время наработки станции; включение аварийной сигнализации и останов электроагрегата по параметрам: перегрев охлаждающей жидкости, падение давления масла, превышение оборотов двигателя выше номинальных (разнос), низкий уровень топлива, неисправность зарядного генератора, перегрузке по току в цепях нагрузки, коротком замыкании в цепях нагрузки, выход параметров генератора. * Дистанционное и (или) автоматическое управление при пуске, работе и остановке: автоматический запуск станции с подключением нагрузки к генератору при исчезновении напряжения основной питающей сети или хотя бы её одной фазы; автоматический перевод питания нагрузки к сети при её восстановлении и выдачу команды на останов электроагрегата; выполнение вышеперечисленных операций в полуавтоматическом режиме с лицевой панели шкафа управления по команде оператора. Третья степень автоматизации дизель-генераторов, электроагрегатов и электростанций: Стабилизация выходных электрических параметров. * Аварийно-предупредительная сигнализация и аварийная защита: измерение основных параметров сети и генератора: напряжение сеть/генератор, ток генератора, частота напряжения генератора/обороты, напряжение батареи/зарядного генератор, активной, реактивной и полной мощности генератора; индикация основных параметров двигателя: давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива, время наработки станции; включение аварийной сигнализации и останов электроагрегата по параметрам: перегрев охлаждающей жидкости, падение давления масла, превышение оборотов двигателя выше номинальных (разнос), низкий уровень топлива, неисправность зарядного генератора, перегрузке по току в цепях нагрузки, коротком замыкании в цепях нагрузки, выход параметров генератора. Дистанционное и автоматическое или только автоматическое управление всеми технологическими процессами: автоматический запуск станции с подключением нагрузки к генератору при исчезновении напряжения основной питающей сети или хотя бы её одной фазы; автоматический перевод питания нагрузки к сети при её восстановлении и выдачу команды на останов электроагрегата; выполнение вышеперечисленных операций в полуавтоматическом режиме с лицевой панели шкафа управления по команде оператора; автоматическая дозаправка электроагрегата дизельным топливом из внешнего источника. 3) Виды и варианты исполнения: По назначению: 1) Портативные (бытовые) — электростанции с воздушным типом охлаждения, без радиатора. 2) Стационарные (промышленные) — электростанции с жидкостным, радиаторным типом охлаждения. 3)По типу выдаваемого напряжения Однофазные — для сетей 220 и 230 вольт Трехфазные — для сетей 238 и 400 вольт Трёхфазные способны выдавать напряжение как 220, В так и 380 В, а однофазные только одно из них. Кроме того, трёхфазные электростанции имеют более высокий КПД за счёт более высокого КПД генератора переменного тока. Низковольтные — с напряжением до 1 кВ Высоковольтные -— с напряжением более 1 кВ (6,3 кВ, 10 кВ) Для получения высоковольтного напряжения от низковольтных электростанций, для получения электроэнергии 6,3 кВ и 10,5 кВ используются повышающие трансформаторы. По конструктивному исполнению: Открытого исполнения — базовое исполнение электростанции, предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении. В шумозащитном кожухе — для установки в помещение при наличии требований к снижению шума. Во всепогодном шумозащитном кожухе — для установки на улице при наличии требований к снижению шума. Контейнерные — монтаж электростанции в блок-контейнер осуществляется для эксплуатации установки в тяжелых климатических условиях и повышенной вандалозащищенности. В дополнение электростанция может быть установлена в фургон, машину или на шасси. Таким образом она приобретает статус мобильной электростанции. По типу работ альтернатора (генератора переменного тока): синхронный и асинхронный. Отличаются по способу получения электромагнитного поля, необходимого для выработки электроэнергии. Асинхронные являются более надёжными, долговечными и не создают радиопомех, но без встроенной системы «стартового усиления» они плохо переносят длительные перегрузки, в отличие от синхронных.По вырабатываемой мощности: Малой мощности (до 12кВт).Средней мощности (12кВт - 100кВт). Большой мощности (выше 100кВт).По типу первичного двигателя и используемого топлива: Бензиновые (электростанции, оснащённые бензиновым двигателем). Дизельные (электростанции, оснащённые дизельным двигателем). Газовые (электростанции, оснащённые газопоршневым или газотурбинным двигателем).По продолжительности работы: Резервные электростанции (предназначены для использования в качестве резервного источника электроэнергии). Обычно устанавливаются вместе с системой АВР. Основные электростанции (предназначены для использования в качестве основного источника электроэнергии в течение длительного времени). Аварийные электростанции (предназначены для непродолжительной непрерывной работы - не более 10 часов, обычно имеют воздушное охлаждение и обороты двигателя 3000 об/мин).По виду пуска: Электростанции с ручным пуском. В бытовых и миниэлектростанциях, не оснащённых электростартером и аккумуляторной батареей осуществляется при помощи резкого рывка рукой за специальный шнур (кик-стартер). Электростанции с электростартерным запуском. В профессиональных, полупромышленных и промышленных электростанциях подразумевается запуск двигателя, нажатием рукой кнопки старта (поворот ключа зажигания). Запуск двигателя производится кнопкой (ключом зажигания) с помощью применения электростартера и аккумуляторной батареи (1-я степень автоматизации). Электростанции с автоматическим запуском. То же, что и электростартерный, только запуск происходит в автоматическом режиме (2-я степень автоматизации). В данном случае применяется электронный, автоматический пульт управления с силовой контакторной группой. Пульт управления отслеживает сигнал от основной питающей электросети. При пропадании сигнала происходит автоматический запуск двигателя и переключение контакторов с основной питающей сети на работу от электростанции. Соответственно, при появлении сигнала, происходит остановка двигателя, и контакторы возвращаются обратно - на энергоснабжение от основной питающей сети (государственная электрическая сеть). По виду установки: Стационарные (рамные агрегаты, установленные в одном месте). Передвижные электростанции (мобильные) - Могут быть переносные портативные, на прицепе, на автомобиле. Применяются для: электроснабжения потребителей, периодически меняющих месторасположения; обеспечения электроэнергией временных потребителей; электроснабжения потребителей до ввода в эксплуатацию стационарных электростанций или присоединения электроустановок потребителей к действующим электрическим сетям; в качестве резервных источников электрической энергии для питания таких потребителей, перерыв в электроснабжении которых даже на короткое время недопустим, так как может полностью остановить работу и нанести большой материальный ущерб. По способу защиты от атмосферных явлений: Открытые (на раме) - установленные в помещении. Электростанции в шумопоглощающем, всепогодном кожухе (капоте). Предназначены для установки под открытым небом (возможна также установка в помещении с целью уменьшения шумов от работы двигателя). Для работы при отрицательных температурах на дизельный двигатель дополнительно устанавливают жидкостной подогреватель (ПЖД). В контейнере, мини-контейнере, контейнере на шасси, в кунге.По виду исполнения: Морские. Тропические. Арктические. 4) гибридные системы – экономически оправданное решение для регионов с высоким уровнем солнечной радиации. Это юг России, Юго-Восточная Сибирь, Якутия, Забайкалье, Дальний Восток. Важно, что в этих же краях затраты на дизельную генерацию электричества достигают 30–40 рублей за кВт-ч. Стоимость всего оборудования одной такой системы оценивается примерно в 10 миллионов рублей. С учётом цены на дизельное топливо, а также его подвоза в удалённые районы гибридная установка должна окупить себя за 2–3 года. Комбинированные системы генерации электроэнергии (альтернативные источники плюс ископаемое топливо) постепенно находят применение за рубежом. На рисунке показан примерный состав подобного комплекса. 1 – солнечная батарея, 2 – «солнечный» инвертор, 3 – инвертор для аккумуляторов, 4 — аккумуляторы, 5 – дизель-генератор, 6 – ветряк 5) СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ: Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль гидромеханической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно под воздействием высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении. Существует два типа ТНВД: рядные многоплунжерные и распределительного типа. Рядный ТНВД состоит из отдельных секций по числу цилиндров дизеля, каждая из которых имеет гильзу и входящий в нее плунжер, который приводится в движение кулачковым валом, получающим вращение от двигателя. Секции таких механизмов расположены, как правило, в ряд, отсюда и название - рядные ТНВД. Рядные насосы в настоящее время практически не применяются ввиду того, что они не могут обеспечить выполнение современных требований по экологии и шумности. Кроме того, давление впрыска таких насосов зависит от оборотов коленвала. Распределительные ТНВД создают значительно более высокое давление впрыска топлива, нежели насосы рядные, и обеспечивают выполнение действующих нормативов, регламентирующих токсичность выхлопа. Этот механизм поддерживает нужное давление в системе в зависимости от режима работы двигателя. В распределительных ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Эти насосы компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах. В то же время они предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы. А здесь необходима высокая точность дозы и точность момента впрыскивания. Сделать это можно, только подняв давление впрыска топлива и применив электронное управление процессом топливоподачи. Дело в том, что чем выше давление впрыска, тем лучше качество его распыления, а соответственно – и смешивания с воздухом. В конечном итоге это способствует более полному сгоранию топливо-воздушной смеси, а значит и уменьшению вредных веществ в выхлопе. Хорошо, спросите вы, а почему бы не сделать такое же повышенное давление в обычном ТНВД и всей этой системе? Увы, не получится. Потому что есть такое понятие, как "волновое гидравлическое давление". При любом изменении расхода топлива в трубопроводах от ТНВД к форсункам возникают волны давления, "бегающие" по топливопроводу. И чем сильнее давление, тем сильнее эти волны. И если далее повышать давление, то в какой-то момент может произойти обыкновенное разрушение трубопроводов. 6) Принцип работы. Четырёхтактный цикл: Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Этими тактами являются: Впуск' — (такт впуска, поршень идёт вниз) свежая порция топливно-воздушной смеси всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан. Сжатие (такт сжатия, поршень идёт вверх) впускной и выпускной клапаны закрыты, и топливно-воздушная смесь сжимается в объёме. Рабочий ход (такт рабочего хода, поршень идёт вниз) сжатое топливо воспламеняется свечой зажигания, расположенной над поршнем, при сгорании высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз. Фактически на такте рабочего хода происходит работа двигателя. Выпуск (такт выпуска, поршень идёт вверх) на этом такте открываются выпускные клапаны, и выхлопные газы, проходя через них, очищают цилиндр. По окончании 4-го такта цикл повторяется. 7) Индикаторные показатели рабочего цикла двигателя: Индикаторная работа и среднее индикаторное давление. В течение рабочего цикла газы совершают работу в цилиндре двигателя. Как известно, площадь диаграммы цикла в системе координат р –V пропорциональна работе газов за один рабочий цикл. Работа, совершаемая газами в цилиндре двигателя в течение одного рабочего цикла и определяемая величиной положительной площади индикаторной диаграммы в «р –V»-координатах, называется индикаторной работой цикла. Обозначим её Li. Очевидно, что площадь диаграммы определяется величиной давления газов и рабочего объёма цилиндра. Для целей сравнения особый интерес представляет индикаторная работа, приходящаяся на единицу рабочего объёма цилиндра. Эта удельная работа различна для разных двигателей, а также для одного и того же двигателя при его работе на разных режимах. Для сравнения и анализа удельной работы циклов введено понятие среднего индикаторного давления. Таким образом, средним индикаторным давлением называется численное значение условного, постоянного по величине, избыточного давления, которое, действуя на поршень в течение такта расширения, совершает работу, равную индикаторной работе цикла. То есть: Отсюда среднее индикаторное давление определяется отношением индикаторной работы цикла к рабочему объёму цилиндра: Полученная формула показывает, что среднее индикаторное давление можно также рассматривать как индикаторную работу, приходящуюся на один кубический метр рабочего объёма цилиндра в течение одного рабочего цикла (Н.м/м3). Чаще всего pi измеряют в МН/м2 (МПа). 8) Степень сжатия отношение объёма рабочего тела в начале сжатия к объёму его в конце сжатия в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (см. Двигатель внутреннего сгорания). С увеличением С. с. рабочее тело (горючая смесь в карбюраторных двигателях, воздух в дизелях) в конце хода сжатия занимает меньший объём, давление и температура его повышаются и процесс сгорания протекает быстрее и с меньшими потерями тепла. Повышение С. с. увеличивает мощность и улучшает топливную экономичность двигателя, однако оно ограничивается стойкостью топлива по отношению к детонации (см. Детонация). С. с. карбюраторных двигателей 6,5—9,5, дизелей 16—21. Рабочим телом в дизельном двигателе, является дизельное топливо, рабочее тело что то новое. 9) Типы регулирования двигателя: Однорежимный регулятор: обеспечивает при изменении нагрузки в широком диапазоне (например, мощность потребителя меняется от до – см. рис. 13.24) устойчивую работу двигателя при практически постоянной частоте вращения вала, ограничивает максимальную частоту вращения вала двигателя при отсутствии нагрузки. При этом возможна работа двигателя и по безрегуляторной ветви характеристики при n < nн, если это будет обусловлено характером изменения мощности (или момента) потребителя. На приводимом рисунке показана принципиальная схема однорежимного регулятора. Массы грузов чувствительного элемента регулятора подбираются так, что при отсутствии нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала не превысит значения nмакс. Если это произойдёт, то, вследствие действия на грузы центробежных сил, их рычаги, преодолевая упругость пружины регулятора, переместят рейку топливного насоса в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. Частота вращения вала при этом уменьшится. При возрастающей нагрузке на двигатель частота вращения коленчатого вала падает. Воздействие грузов на пружину регулятора ослабевает. Благодаря упругости пружины рейка топливного насоса перемещается в сторону повышения цикловой подачи. Это продолжится до тех пор, пока рейка насоса не достигнет упора, что происходит при оборотах, равных примерно nн . Таким образом, при повышении нагрузки от нулевой до максимальной реализуется регуляторная ветвь характеристики (частота вращения при этом изменяется от nмакс до nн ). Если рост нагрузки продолжится и после того, как рейка достигла упора, реализуется так называемая безрегуляторная ветвь скоростной характеристики. Недостаток таких регуляторов состоит в том, что они обеспечивают реализацию режимов работы, определяемых только регуляторной и безрегуляторной ветвями характеристики. Поле мощностей, ограниченное ветвями ВСХ двигателя, не может быть реализовано Двухрежимный регулятор: реализует функции однорежимного регулятора и, кроме того, обеспечивает устойчивую работу двигателя при минимальной частоте вращения вала с изменением нагрузки в определённом диапазоне (рис. 13.25). Оба скоростных режима задаются оператором по усмотрению. На рис. 13.25 обозначено следующее: nмин – минимальная рабочая частота вращения – наименьшая частота вращения вала при устойчивой работе двигателя по внешней скоростной характеристике в течение не менее 10 минут; nхх – минимальная частота вращения – наименьшая частота вращения вала при работе двигателя вхолостую, когда рычаг управления подачей топлива установлен на «наименьший скоростной режим». Принципиальная схема регулятора приведена слева на рисунке. Основой чувствительного элемента регулятора являются грузы большой и малой массы. Массы грузов подбираются таким образом, что при положении рычага, управляющего натягом пружины регулятора на упоре ограничения максимальной подачи, реализуются регуляторная и безрегуляторная ветви ВСХ (при этом положение рейки насоса, а значит и величина цикловой подачи топлива, определяются воздействием на пружину регулятора грузов малой массы: грузы большой массы выключаются из работы при частотах вращения больших nхх благодаря наличию на их рычагах упоров). Частичные скоростные характеристики (ЧСХ) реализуются при частичном натяге пружины чувствительного элемента (промежуточное положение рычага управления натягом). Двухрежимный регулятор, в отличие от однорежимного, позволяет реализовать поле мощностей, ограниченное ветвями ВСХ. Всережимный регулятор: обеспечивает выполнение требований для одно- и двухрежимного регуляторов и, кроме того: а) обеспечивает реализацию любого заданного скоростного режима при изменении нагрузки в широком диапазоне, что даёт возможность эксплуатировать трактор, комбайн или другую рабочую машину на оптимальных скоростях; б) позволяет при недогрузке двигателя переходить на более выгодную пониженную частоту вращения вала, сохраняя неизменным скоростной режим работы машинного агрегата (за счёт манипулирования переключением передач), что сопряжено с уменьшением удельного эффективного расхода топлива и с увеличением срока службы двигателя – рис. 13.26. Приведённая на рисунке схема регулятора позволяет отметить, что положение рейки топливного насоса определяется степенью натяга пружины регулятора (величина натяга, в свою очередь, определяется положением рычага, воздействующего на пружину), а также положением грузов в радиальных пазах шайбы чувствительного элемента которое зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При максимальном натяге пружины (рычаг управления натягом установлен на упор ограничения максимальной подачи) реализуется внешняя скоростная характеристика. При частичном натяге – ЧСХ. На приводимой схеме изображён регулятор, снабжённый механическим корректором цикловой подачи топлива. Увеличение цикловой подачи топлива при работе по безрегуляторной характеристике достигается за счёт перемещения подвижного упора корректора 10) Нагрузочно-скоростные (универсальные) характеристики: Нагрузочно-скоростная характеристика – зависимость мощности, удельного расхода топлива и других параметров от частоты вращения вала и среднего эффективного давления (рис. 13.28). Эта характеристика объединяет (синтезирует) скоростные и нагрузочные характеристики. Как правило, такие характеристики строятся на основании результатов обработки серии нагрузочных характеристик, соответствующих различным частотам вращения. Исходя из численного значения мощности и частоты вращения вала двигателя, по этой характеристике можно определить величину среднего эффективного давления где K – константа. Если Ne = idem, то величины pe располагаются на гиперболе. Сетка изолиний мощностей наносится (строится) на основании обработки семейства нагрузочных характеристик. Такая характеристика даёт сведения об основных показателях работы двигателя для любого возможного скоростного и нагрузочного режима. Как видно из рис. 13.29, по двум любым величинам определяются другие две важные величины, характеризующие работу двигателя. Особенно удобно пользоваться нагрузочно-скоростными характеристиками для анализа транспортных и тяговых двигателей (автомобильные, тракторные, тепловозные и т.д.). Если на нагрузочно-скоростной характеристике двигателя с внешним смесеобразованием, например, карбюраторного, нанесены изолинии коэффициента избытка воздуха (см. рис. 13.29), то с помощью такой характеристики можно оценить работу систем смесеобразования и, в частности, карбюратора. 11) |