3.7. Эффективные показатели двс

Часть
индикаторной мощности, развиваемой
продуктами сгорания, расходуется в
самом двигателе и не может быть
использована, т.к. эта мощность тратится
на обеспечение работы двигателя. Эта
мощность называется мощностью
механических потерь и слагается из
следующих:

N_тр
– потери мощности на трение, которые
составляют бóльшую часть механических
потерь. Эти потери вызываются трением
во всех сопряженных парах: поршневые
кольца – цилиндр, шейки распределительного
и коленчатого валов – подшипники и
т.д. К возрастанию потерь индикаторной
мощности приводит также ухудшение
технического состояния двигателя,
нарушение нормальной работы систем
смазки и охлаждения и т.д.

N_нас
– потери мощности на совершение насосных
ходов – в двухтактных двигателях
отсутствуют.

N_всп
– потери мощности на привод навешенных
механизмов двигателя, без которых
работа двигателя невозможна – это
потери на привод регулятора частоты
вращения, топливного, масляного и
водяного насосов, воздушного компрессора
(если он приводится в действие от
двигателя).

N_вент
– потери мощности на вентиляцию –
учитывают расход мощности на трение
между движущимися деталями и воздухом.
Эта потеря растет с увеличением частоты
вращения двигателя.

Очевидно,
что механические потери должны
представлять сумму перечисленных
потерь, т.е.

N_м=N_тр
+ N_нас
+ N_всп
+ N_вент. (8)

Механические
потери оцениваются также средним
давлением механических потерь р_м
и механическим КПД η_м.

р_м
– условное постоянное давление, на
преодоление действия которого на
поршень в течение одного хода затрачивалась
бы работа, равная работе механических
потерь одного цикла.

После
рассмотрения механических потерь
целесообразно перейти к эффективным
показателям ДВС, к которым относятся
среднее эффективное давление р_е,
эффективная мощность N_е,
эффективный КПД η_е,
и удельный эффективный расход топлива
b_е.

Средним
эффективным давлением р_е
называется среднее условное постоянное
давление, действующее на поршень на
рабочем ходе и совершающее работу,
эквивалентную полезной эффективной
работе, передаваемой через выходной
фланец коленвала на винт или другой
потребитель.

Из
выше приведенного в этом параграфе
материала следует, что среднее эффективное
давление должно учитывать кроме тепловых
все механические потери и должно
определяться формулой

р_е
= р_i
– р_м. (9)

Эффективная
мощность, так же как и р_е,
учитывает тепловые и механические
потери. Поэтому

N_е
= N_i
– N_м. (10)

Для
перехода от N_i
к N_е
используется механический КПД η_м,
значение которого является паспортной
величиной двигателя и по результатам
стендовых испытаний известно для всех
основных режимов

N_е
= N_i
η_м. (11)

По
аналогии с N_i
формула для определения N_е
выглядит следующим образом:

. (12)

Также
по аналогии с индикаторным КПД

, (13)

где

– удельный эффективный расход топлива
в кг/кВт·ч.

Между
рассмотренными КПД двигателей существует
зависимость

. (14)

Следует
отметить, что если b_i
и N_i
являются расчетными величинами, b_е
и N_е
определяются непосредственными
измерениями. Опытные значения
удельного эффективного расхода топлива
и эффективного КПД приведены в таблице
1.

Таблица 1

Эффективные показатели работы двигателя — Двигатели внутреннего сгорания (Инженерия)

Лекция №6

Эффективные показатели работы двигателя.

К эффективным показателям относятся: мощность , среднее значение , эффективный К.П.Д. , эффективные расходы топлива – часовой , кг/ч и удельный , ч/л.с.ч.

Эффективная работа будет всегда меньше индикаторной на величину механических потерь, т.е. на величину насосных потерь и на величину работы, затрачиваемой на преодоление трения в соответствующих узлах и на привод обслуживающих двигатель вспомогательных механизмов.

;

где  — среднее давление механических потерь. Механические потери оцениваются величиной мощности механических потерь  и значением механического К.П.Д. :

Механические потери являются частью индикаторной мощности, расходуемой в самом двигателе. В связи с этим необходимо величину этих потерь снижать до минимума.

Мощность механических потерь является суммой следующих составляющих:

где  — потери на преодоление трения,

 — насосные потери,

 — потери на привод в действие различных механизмов,

 — потери на привод компрессора,

 — вентиляционные потери.

Величина  будет возрастать при уменьшении .

На режимах полных нагрузок значение  будет максимальным, но на частичных нагрузках  уменьшается и , т.к. величина  при изменении нагрузки практически изменяется мало.

Для автотракторных двигателей по книге Дьяченко

Для дизелей КДМ-35 (n = 1400 об/мин) из всей мощности трения на трение в кривошипно-шатунном механизме приходится 74,12%, на привод вентилятора – 13,15%.

Для оценки экономичности работы двигателя в целом используется эффективный К.П.Д. и эффективный расход топлива.

Эффективный К.П.Д.  представляет собой отношение теплоты, эквивалентной эффективной работе, к теплоте, затраченной на получение этой работы.

Таким образом,  учитывает как тепловые, так и механические потери в двигателе.

;

;

,

где 3600 – термический эквивалент работы, кДж.

 — удельный эффективный расход топлива в кг/(л.с.ч.) или м³/(л.с.ч.)

По данным книги Дьяченко для существующих двигателей и  могут иметь следующие величины:

Расходы топлива г/л. с.ч. получены в тихоходных двухтактных судовых дизелях, работающих с пониженным наддувом, когда ÷8,5 кг/см² и n = 100÷120 об/мин. В четырехтактных дизелях средней быстроходности расходы топлива могут понижаться до = 140÷145г/л.с.ч., но при высоком наддуве, когда =15÷20 кг/см² (1,47÷1,96 МПа).

Повышение удельной мощности двигателей.

Мощность двигателя можно повысить, увеличивая размеры и рабочий объем двигателей; однако при этом возрастает их масса и габаритные размеры. Необходимо повышать мощность двигателя без увеличения его габаритных размеров и массы.

Увеличение размеров цилиндра и их числа обычно имеет ограничения. В настоящее время по производственным соображениям максимальные размеры диаметра цилиндра не превышает 1000мм (в настоящее время достигнут предел в 1060мм). Обычно применяемые диаметры цилиндров для тронковых двигателей 80÷600мм, а для крейцкопфных 500÷1060мм. При этом для цилиндров малых размеров характерно переохлаждение камеры сгорания вследствие неблагоприятных соотношений между поверхностью и объемом камеры сгорания, а для цилиндров больших диаметров – высокая тепловая напряженность камеры сгорания и особенно поршня. Поэтому уже при диаметре цилиндра 200÷300мм необходимы конструктивные мероприятия по специальному охлаждению поршней.

Применение диаметров цилиндров для дизелей менее 65мм влечет за собой непреодолимые трудности по организации хорошего процесса смесеобразования.

При сохранении быстроходности двигателя динамические силы в случае увеличения размеров поршня могут превысить допустимые пределы, поэтому необходимо снижать число оборотов коленвала. При = 900÷1000мм  n не превышает 120об/мин. Увеличение числа цилиндров при сохранении их размеров и числа оборотов коленвала тоже имеет предел. В случае объединения в одном агрегате большого числа цилиндров (иногда оно достигает 50 и более). Конструкция двигателя становится очень сложной и его эксплуатация чрезмерно. При большом числе цилиндров трудно заметить ухудшение работы одного или даже нескольких цилиндров.

Увеличение числа оборотов двигателя ограничивается для каждого размера поршня возникающими силами инерции. Для двигателей гоночных автомобилей с = 50÷60мм удается достичь n = 10000÷12000 об/мин. Для серийных автомобильных двигателей в настоящее время = 4500÷5500 об/мин. Поэтому повышение мощности двигателя стремятся достигнуть улучшением использования рабочего объема двигателя и увеличением его литровой или поршневой мощности.

Увеличение литровой мощности при неизменном числе оборотов можно достичь следующими способами:

а) повышение Е;

б) улучшение коэффициента наполнения ;

в) увеличением массового заряда цилиндра;

г) использованием энергии выпускных газов

д) применением комбинированных схем двигателя.

Повышение степени сжатия.

При этом можно повысить среднее индикаторное давление. Однако при увеличении Е>18 прирост среднего индикаторного давления уменьшается, т.к. значительно быстрее возрастают механические потери в двигателе вследствие повышения . Следовательно, нецелесообразно увеличивать Е выше 18÷20.

В дизелях описанный выше способ повышения мощности уже использован; этим способом можно повысить литровую мощность лишь в двигателях с меньшими Е, т. е. в карбюраторных. Но в них Е ограничивается качеством применяемого бензина. При несоответствии качества бензина  двигателя в нем возникает детональное горение. Применение высокооктановых топлив позволяет повысить  у двигателей с принудительным зажиганием до 10÷11. При дальнейшем повышении  значительно возрастает , что приводит к необходимости повышения прочности деталей двигателя и, соответственно, к его утяжелению.

Улучшение наполнения цилиндра.

Улучшение наполнения цилиндра дает возможность сжечь без образования дыма большее количество топлива, т.е. получить большую мощность в цилиндре данного объема и увеличить максимальное число оборотов коленвала без существенного снижения индикаторного давления.

Коэффициент наполнения  можно увеличить, уменьшая общее сопротивление впускного трубопровода, воздушного фильтра и карбюратора. В многоцилиндровом двигателе обычно наблюдается большая неравномерность наполнения цилиндров, что приводит к понижению мощности отдельных цилиндров и уменьшению общей мощности двигателя. Поэтому необходимо стремиться к одинаковому наполнения цилиндров двигателя.

В дизелях при одинаковой (максимальной) подаче топлива во все цилиндры неравномерность подачи воздуха приводит к дымному сгоранию в некоторых цилиндрах, вследствие чего приходится уменьшать максимальную подачу во всех цилиндрах, т.е. понижать общую мощность двигателя.

Для двигателей с принудительным зажиганием неравномерность подачи смеси по цилиндрам приводит к уменьшению ее количества в отдельных цилиндрах и к понижению мощности этих цилиндров. Следовательно, устранение неравномерности наполнения цилиндров дает возможность увеличить общую мощность многоцилиндрового двигателя.

Увеличение массового заряда цилиндра позволяет увеличивать количество сжигаемого топлива, в результате чего повышается мощность. Основным способом увеличения массового заряда двигателя служит наддув двигателей, т.е. подача свежего заряда в цилиндр двигателя под давлением.

В двигателях с принудительным зажиганием появление детонационного сгорания определяется значениями температуры и давления конца сжатия горючей смеси; поэтому применение наддува в них обычно нецелесообразно, т. к. вызывает необходимость уменьшения степени сжатия. Наддув двигателей такого типа рационально использовать только для кратковременного формирования их и компенсации потери мощности при работе в разряженной атмосфере (авиационные поршневые двигатели).

В дизелях с наддувом увеличивается количество кислорода в цилиндре, что позволяет сжигать большее количество топлива и получать большую мощность при том же рабочем объеме. Наддув может быть применен как для четырехтактных, так и для двухтактных двигателей.

Увеличение мощности двигателя при установке компрессора с механическими приводами равно разности мощности, полученной двигателем за счет наддува, и мощности, затраченной на привод компрессора. В случае уменьшения нагрузки, т.е. при работе двигателя с неполной мощностью и постоянным числом оборотов, а следовательно, с постоянным числом оборотов компрессора, выигрыша мощности не будет, и двигатель станет менее экономичным, чем при работе без наддува. Ухудшение экономичности двигателя при работе с частичной нагрузкой является основным недостатком этой системы наддува. Преимуществом ее является быстрое достижение компрессором максимального числа оборотов.

Компрессор с приводом от постороннего источника энергии имеет все преимущества компрессора с механическим приводом и позволяет регулировать подачу воздуха при изменении нагрузки по заданному закону. Кроме того, использование такого привода в значительной мере облегчает пуск двигателя. Недостатком рассматриваемого привода следует считать наличие дополнительного двигателя, что, несомненно, повышает стоимость силовой установки.

Наиболее часто в настоящее время для привода компрессора используется газовая турбина, работающая на выпускных газах двигателя. Применение газотурбинного двигателя позволяет исключить сложный и достаточно дорогостоящий механический привод, облегчает компоновку силовой установки и обеспечивает саморегулирование подачи воздуха при уменьшении нагрузки.

Использование энергии выпускных газов в турбине повышает степень расширения газов и эффективную мощность двигателя. Выпускные газы двигателя перед турбиной, в зависимости от его форсирования, имеют температуру 370 – 600⁰ С в двухтактных двигателях и 500 – 700⁰ С – в четырехтактных.

Количество выпускных газов, приходящихся на единицу массы сжигаемого топлива, зависит от коэффициента избытка воздуха и коэффициента продувки.

Информация в лекции «Задачи менеджмента информационных технологий» поможет Вам.

В двухтактных двигателях на единицу массы сжигаемого топлива требуется в 1,5-2 раза больше воздуха, чем в четырехтактных, что приводит к необходимости увеличивать размеры и производительность компрессора и мощность его привода.

В двухтактных двигателях при давлении наддува более 1,5 кг/см² мощности турбины недостаточно для привода компрессора, поэтому часто применяют комбинированный привод. Первая ступень – компрессор (низкого давления) – приводится в движение турбиной, вторая ступень – компрессор (высокого давления) – от коленвала двигателя.

Применение наддува в двигателях.

Стремление к существенному повышению агрегатной мощности двигателей приводит к необходимости принудительного увеличения весового заряда цилиндров воздухом посредством наддува. Степень повышения мощности двигателя при наддуве можно оценить по так называемой степени наддува , представляющей собой отношение среднего эффективного давления (мощности) двигателя при наддуве к среднему эффективному давлению двигателя без наддува.

В настоящее время реальными являются значения =1,5 ÷2 и выше. Различают наддув скоростной, инерционный, механический, газотурбинный и комбинированный.

Оценка характеристик двигателя внутреннего сгорания

Характеристики двигателя внутреннего сгорания могут сильно отличаться от значений, указанных в его каталоге. Поэтому рекомендуется запросить у поставщика более подробную информацию о конкретных объектах, чтобы иметь лучшее представление об ожидаемой производительности оборудования.

Сравнение производительности и эффективности различных машин кажется простой задачей. В конце концов, что может быть сложного в том, чтобы подсчитать разные числа и сказать, какое из них больше? Что ж, не все так просто, когда дело доходит до оценки двигателей.

Эффективность оборудования для выработки электроэнергии зависит от множества факторов, многие из которых зависят от места и области применения. Чтобы усложнить ситуацию, поставщики оборудования часто определяют свои значения эффективности для различных эталонных условий, которые трудно интерпретировать кому-либо, кроме специалистов.

Как возникают различия

Существует множество факторов, влияющих на фактическую производительность оборудования для производства электроэнергии. Наиболее очевидными из них являются условия окружающей среды и качество топлива. Это означает, что фактическая производительность оборудования, установленного на месте и эксплуатируемого в коммерческих целях, будет сильно отличаться от каталожных значений. Эти отклонения, естественно, будут иметь разные характеристики, даже для очень похожего оборудования, в зависимости от конструкции. Это означает, что, скажем, даже если машина А более эффективна, чем машина Б в номинальных условиях, это не обязательно будет так в реальных условиях на месте.

Чтобы усложнить ситуацию, номинальные значения также часто выражаются для различных наборов условий или с различными допущениями, которые могут быть указаны или не указаны явно. Это делает реалистичное сравнение производительности сайта для разных движков сложным и трудоемким.

На определенном этапе неизбежно потребуется получение от поставщика оборудования более полного набора данных, выходящего далеко за рамки одной таблицы, приведенной в каталожном листе. Тем не менее, понимание некоторых общих принципов может облегчить раннюю оценку возможностей оборудования даже при наличии информации из каталога. Здесь мы более подробно рассмотрим эти принципы и их применимость к двигателям внутреннего сгорания.

Окружающие условия

Двигатели внутреннего сгорания относятся к технологиям, наиболее устойчивым к изменениям окружающей среды. Тем не менее, при очень высоких температурах показатели производительности ухудшаются. Как правило, можно предположить, что рабочие параметры будут идентичны или очень близки к номинальным значениям до 30-35°C. Более того, производительность может незначительно ухудшиться как с точки зрения эффективности, так и производительности. Влажность также влияет на производительность. Чем выше относительная влажность, тем ниже температура, при которой работа двигателя начнет ухудшаться. Двигатели также могут быть чувствительны к снижению давления воздуха, связанному с большой высотой.

Обычно каталожные параметры двигателей указаны для условий ISO 3046: температура окружающей среды 25°C, относительная влажность 30% и давление окружающей среды 100 кПа. Это означает, что они репрезентативны для операций в умеренном и прохладном климате, за возможным исключением самых жарких или самых холодных дней. Однако для более экстремальных климатических условий, особенно для очень жарких и влажных случаев, всегда необходимо учитывать снижение номинальных характеристик и снижение эффективности.

Рис. 1. Давление и температура окружающего воздуха могут влиять на мощность двигателя. Обратите внимание, что в случае более высоких температур ухудшение характеристик начинается уже при более низких высотах над уровнем моря. Это показывает, насколько важно использовать полную информацию о состоянии участка. (Щелкните изображение для полного просмотра.)

Нагрузка

Очевидно, что КПД двигателя зависит от его нагрузки. Это особенно важно для установок, которые не должны работать с полной нагрузкой в ​​течение значительного периода времени. К счастью, в случае более крупных электростанций электростанции с двигателями внутреннего сгорания позволяют достичь частичной нагрузки за счет отключения отдельных генераторных установок, в то время как другие поддерживаются как можно ближе к полной нагрузке. Тем не менее, иногда будет необходимо эксплуатировать двигатели на частичных нагрузках из-за других соображений (например, поддержание резерва вращения), и КПД неизбежно снизится. Однако можно отметить, что кривая КПД двигателя обычно намного более пологая, чем у другого оборудования.

Рис. 2. Одной из выдающихся особенностей технологии двигателей внутреннего сгорания является плоская кривая КПД нагрузки. На этой диаграмме показаны такие кривые для десятидвигательной установки, работающей двумя разными способами. Оранжевая кривая представляет собой управление нагрузкой путем отключения отдельных двигателей при сохранении нагрузки остальных почти на номинальной. Черная кривая представляет ситуацию, когда все двигатели разгружаются вместе, как в случае с установками, которым необходимо поддерживать вращательный резерв. (Нажмите на изображение для полного просмотра.)

Коэффициент мощности

Генератор переменного тока вырабатывает не только активную мощность, но и определенное количество реактивной мощности. Обычно это описывается значением, называемым коэффициентом мощности (или pf). п.ф. представляет собой отношение между активной мощностью и полной мощностью. Наибольшее значение п.ф. равно 1,0 и соответствует чисто резистивной нагрузке. Это также значение, когда генератор и, следовательно, генераторная установка достигают максимальной эффективности. Во многих случаях коэффициент мощности, равный 1,0, используется в качестве точки для определения номинальных параметров, публикуемых в технических паспортах оборудования. С другой стороны, в некоторых других каталожных данных производительность определяется относительно низким значением 0,8, что является типичным конструктивным параметром генератора.

К сожалению, в реальной жизни коэффициент мощности никогда не соответствует этим идеализированным значениям. В большинстве приложений он находится где-то между 0,90 и 0,95. Это означает, что если номинальный КПД генераторной установки определен при p.f. = 1,0, фактическое значение всегда будет ниже. И, если номинальная стоимость определена при п.ф. = 0,8, то в реальных ситуациях она будет выше, чем указано на каталожных листах. Здесь очевидно, что если значения для двух разных машин определены для двух разных коэффициентов мощности, они не будут сопоставимы.

Оптимизация выбросов

Как и любая другая технология сжигания топлива, двигатели внутреннего сгорания производят определенное количество загрязняющих веществ. С точки зрения производительности наиболее важной группой загрязняющих веществ являются оксиды азота или NOx.

Образование NOx является неизбежным побочным продуктом процесса сгорания, поэтому его нельзя полностью исключить. Однако есть способы его уменьшить. Фактически, самые последние экологические нормы требуют от нас принятия таких мер. Есть два способа сделать это: первичный и вторичный методы. Первичные методы направлены на предотвращение образования загрязняющих веществ, а вторичные включают очистку выхлопных газов.

Современные двигатели внутреннего сгорания могут использовать как первичные, так и вторичные меры по снижению выбросов NOx. Вторичные методы не влияют на производительность генераторной установки. Первичные имеют, так как оптимизация процесса сгорания для снижения выбросов влечет за собой определенное снижение эффективности.

Обычно каталожные данные для генераторной установки приводятся для оборудования, оптимизированного для достижения максимальной эффективности и, следовательно, относительно высокого уровня выбросов NOx. Газовые двигатели, как правило, рассчитаны на достижение целевого уровня NOx в 500 мг/м³N, определенного при эталонном содержании кислорода 5%, также иногда описываемом как уровень «TA-Luft» по названию немецкого стандарта выбросов 2002 года. К сожалению, этот стандарт уже устарел, и во многих юрисдикциях необходим более строгий контроль выбросов.

Большинство конструкций газовых двигателей могут быть оптимизированы для соответствия более строгим уровням выбросов с помощью первичных методов, обычно вплоть до «½ TA-Luft» или даже ниже, до 200 мг/м³ при 5% O2 (75 мг/м³N при выражении для 15 % уровня кислорода). Это соответствует действующей Директиве ЕС по промышленным выбросам. Такая оптимизация выбросов обычно приводит к снижению эффективности примерно на 1,0–1,5 процентного пункта. Конечно, также можно использовать двигатель с более высоким КПД и СКВ-очистку дымовых газов. Или определенное сочетание обеих мер. Оптимальное решение выбирается на основе технико-экономического анализа конкретного проекта, при котором увеличение стоимости производства, вызванное оптимизацией двигателя, сопоставляется с инвестиционными и эксплуатационными затратами на систему SCR.

Рис. 3 — Снижение мощности газового двигателя из-за более низкой теплотворной способности топливного газа. Следует отметить, что в некоторой степени падение НТГ может быть компенсировано более высоким давлением подачи газа. (Щелкните изображение, чтобы просмотреть его полностью.)

Износ

Как и любое другое оборудование, двигатели внутреннего сгорания подвержены износу, и их характеристики ухудшаются во время эксплуатации. К счастью, это ухудшение в большинстве случаев полностью обратимо при капитальном ремонте, когда двигатели доводятся до номинальных параметров. Здесь важно отметить, что в большинстве конструкций ухудшение влияет только на эффективность, в то время как мощность остается на номинальном уровне. Тем не менее, помните, что средний КПД моторной установки будет несколько ниже номинальных значений, указанных для реальных условий на площадке. Величина этого ухудшения зависит от конструкции двигателя и программы его технического обслуживания.

Свойства топлива

Как правило, двигатели внутреннего сгорания могут работать с топливом самых разных качеств и свойств. Тем не менее, есть ограничения. Некоторые из них являются абсолютными, и в этом случае невозможно или безопасно эксплуатировать двигатель ниже или выше определенного значения. Другие являются условными, что означает, что их превышение разрешено, но может привести к некоторому снижению номинальных характеристик или снижению эффективности двигателя. Типичные случаи включают теплотворную способность или метановое число. Превышение минимума для них приведет к определенному снижению производительности или эффективности.

Поэтому крайне важно проверить, соответствует ли рассматриваемое топливо стандартным спецификациям. В противном случае запросите у поставщика данные о производительности, действительные для конкретного типа топлива.

Допуск

Это самый сложный вопрос, с которым даже многие инженеры могут быть незнакомы. Часто в спецификациях или каталогах среди условий, для которых указываются данные, можно встретить такие утверждения, как «допуск по ISO», «допуск по ISO 3046» или «допуск 5%». Это напрямую связано со стандартом ISO 3046 «Поршневые двигатели внутреннего сгорания — характеристики». Этот стандарт предусматривает, что «если не указано иное, для заявленного удельного расхода топлива при заявленной мощности допускается более высокий расход [топлива] +5%.

Это означает, что если какое-либо значение расхода топлива указано «с допуском ISO 3046», двигатель может фактически иметь расход топлива на 5% выше, и при этом технически соответствовать указанному значению. Кроме того, любая эффективность, заявленная с «допуском ISO», может быть на 5% (примечание: не в процентных пунктах, а в процентах) ниже. Например, генераторная установка с заявленным КПД 48,0 % «с допуском ISO» может фактически достигать только 48,0/1,05 = 45,7 %. На самом деле, более чем вероятно, что он достигнет только такого значения. Исторически этот допуск действительно предусматривался для учета различий между отдельными двигателями, покидающими производственную линию. Однако с современными методами производства эти различия по большей части остались в прошлом. Теперь концепция толерантности, к сожалению, используется для предоставления преувеличенных значений эффективности во многих публикациях. К сожалению, это тоже подводный камень для тех, кто не знаком с особенностями моторного дела. Это также создает угрозу сравнения яблок с апельсинами, когда в одном техпаспорте указан допуск 5%, а в другом нет. Таким образом, всякий раз, когда значение допуска не указано явно, рекомендуется попросить поставщика предоставить явное заявление о допусках как разницу в 5% (то есть около 2,0–2,5 процентных пункта, в зависимости от конструкции). далеко не ничтожен.

Рис. 4 — Некоторые более крупные конструкции двигателей, такие как этот Wärtsilä 50SG или другие конструкции Wärtsilä, оснащены масляным и водяным насосами, приводимыми непосредственно от вала двигателя. В некоторых других конструкциях, где насосы питаются от электричества, это приводит к увеличению внутреннего расхода топлива установки.

Полезная мощность и оборудование с приводом от двигателя

В случае технологии двигателей собственное потребление электроэнергии не очень велико. Однако значительные различия могут быть вызваны различными конструкциями. В основном это из-за насосов. Каждому двигателю для работы требуется несколько насосов: обычно это насосы смазочного масла, насосы охлаждающей воды и, если топливо жидкое, топливные насосы. Разница заключается в том, что в некоторых конструкциях двигателей, как правило, в более крупных среднеоборотных двигателях, насосы приводятся в действие механически от вала двигателя. Это означает, что об их потреблении энергии «заботятся» еще до того, как будет выработано электричество. Но для некоторых других двигателей, особенно небольших высокоскоростных конструкций, использующих электрические насосы, это увеличит собственное потребление установки.

Собственное потребление также может зависеть от окружающих условий. Это связано с тем, что на большинстве силовых установок отработанное тепло выбрасывается через радиаторы, приводимые в действие электрическими вентиляторами. У тех вентиляторов, которые обычно являются крупнейшими потребителями электроэнергии на такой установке, скорость вращения регулируется, чтобы обеспечить надлежащее охлаждение охлаждающей воды. Чем горячее окружающий воздух, тем выше требуемый расход воздуха, что также увеличивает потребление электроэнергии. Поскольку фактическое потребление зависит от конкретных условий и конфигурации установки, этот параметр обычно не указывается в каталогах. Поэтому рекомендуется запрашивать ориентировочную стоимость у продавцов.

Заключение

Суть в том, что «номинальные» параметры, взятые прямо из каталога, почти никогда не представляют собой значения, достижимые в реальных условиях объекта, даже если все оборудование новое.

Хотя в некоторых случаях (умеренный климат, работа с полной нагрузкой, отсутствие необходимости оптимизации выбросов в процессе горения) относительно легко преобразовать каталожные параметры в значения, достижимые в условиях объекта, без дополнительных знаний. В других приложениях это невозможно без запроса дополнительной информации у поставщиков.

Это означает, что более высокая эффективность по каталогу для определенного типа двигателя не обязательно означает, что эффективность конструкции на площадке будет выше, чем у его конкурентов, даже если параметры по каталогу выражены для идентичных условий.

В конце концов, производительность должна быть определена для конкретных условий эксплуатации. Поэтому рекомендуется запрашивать дополнительные данные на этапе технико-экономического обоснования электростанции. Это позволит убедиться, что ожидаемая производительность оборудования является реалистичной для рассматриваемой площадки.

Отказ от ответственности

Все значения, приведенные в этой статье, особенно на диаграммах, предназначены только для иллюстрации определенных явлений. Они не представляют какой-либо конкретный продукт или дизайн.

8 способов контроля и измерения производительности судового двигателя

ByAnish
3 февраля 2019 г. 12 ноября 2019 г. Судовая электротехника

Судовые двигатели

используются для двух основных целей — для приведения корабля в движение и для выработки электроэнергии, которая помогает питать силовую установку корабля.

Эффективность любого оборудования на борту корабля напрямую зависит от его производительности. Чтобы получить максимальную отдачу от судовых двигателей, очень важно следить за их характеристиками и принимать меры для достижения эффективного сгорания.

Это не только уменьшит выбросы вредных веществ от двигателей, но и общие эксплуатационные расходы корабля.

Credits:
Jürgen Burg/YouTube

Ниже приведены способы мониторинга и измерения производительности двигателя:

1 . Измерение пикового давления с помощью механического манометра : Этот метод обычно применяется в 4-тактном генераторном двигателе, где манометр пикового давления используется для отдельного цилиндра и регистрируется давление, создаваемое во время сгорания. Этим же манометром измеряется и давление сжатия в цилиндре, когда агрегат не работает. Затем учитываются колебания создаваемого пикового давления для извлечения неисправных агрегатов, регулировки топливных стоек и капитального ремонта деталей камеры сгорания для достижения эффективного сгорания.

2.  Измерение индикаторной картой : Это еще один механический метод измерения производительности цилиндров двигателя с помощью индикаторного барабана и построения графика на карточках. Для этой цели используются два типа карт: силовая карта и дро-карта. С помощью этих двух диаграмм мы можем определить давление сжатия, пиковое давление и мощность двигателя.

3.  Цифровой мониторинг давления с помощью DPI : Цифровой индикатор давления представляет собой электронный режим для контроля мощности и производительности двигателя. С помощью DPI изменение производительности цилиндра может быть отображено и интерпретировано в графической форме, а также могут быть предприняты корректирующие действия.

4.   Интеллектуальный мониторинг сгорания (ICM) : Двигатели нового поколения постоянно контролируются ICM, который в режиме реального времени измеряет давление во всех цилиндрах двигателя. Этот пакет предлагает широкий спектр инструментов обработки данных для оценки производительности и помощи в определении неисправностей двигателя (обширные прорывы газов, работа выпускного клапана, впрыск топлива и т. д. ).

5 . Мониторинг параметров управления двигателем: Параметры управления двигателем, такие как синхронизация впрыска топлива, синхронизация выпускных клапанов, регулируемые углы открытия лопаток турбонагнетателя, лямбда-регулирование и т. д., контролируются, и любые изменения настраиваются для достижения максимально возможного эффективного сгорания.

6. Параметры двигателя: Параметры двигателя являются лучшим источником для обнаружения любых неисправностей или отклонений в работе двигателя. Необходимо часто контролировать изменение температуры, давления и мощности, производимой каждым цилиндром, и в соответствии с этим необходимо выполнять регулировку для достижения эффективного сгорания.

7. Мониторинг журнала: Это самый простой, но часто игнорируемый метод мониторинга производительности двигателя.