Что такое стационарная работа двигателя

Дизельные электростанции (ДЭС)

Что такое дизельная электростанция?

Дизельная электростанция — это стационарная или подвижная энергетическая установка, оборудованная электрическим генератором с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания, существуют также электростанции с приводом от бензинового двигателя.

Возможны стационарный и подвижные варианты исполнения дизельной электростанции. Бензиновый двигатель обойдется Вам заметно дешевле, однако дизельный прослужит дольше и гораздо более экономичен в эксплуатации.

Дизельные электрические станции применяют в качестве автономного, резервного или аварийного источника электропитания потребителей электроэнергии как в стационарных условиях, так и в передвижных установках (на автомобилях, прицепах, энергопоездах).

Основным элементом передвижных и стационарных ДЭС является дизель-генератор, собранный на общей сварной раме. Первичный двигатель-дизель и генератор, который служит для преобразования механической энергии двигателя в электрическую, соединены между собой жесткой муфтой.

В качестве первичных двигателей в основном применяют бескомпрессорные четырех- и двухтактные дизели мощностью 5-2000 л.с., имеющие частоту вращения 375-1500 об/мин.

Дизели комплектуются синхронными генераторами трехфазного переменного тока.

Термины дизельная электростанция, дизельэлектрический агрегат и дизель-генератор — это несколько разные понятия:

• дизель-генератор — устройство, состоящее из конструктивно объединённых дизельного двигателя и генератора.
• дизельэлектрический агрегат в свою очередь включает в себя дизель-генератор, а также вспомогательные устройства: раму, приборы контроля, топливный бак.
• дизельная электростанция — это стационарная или передвижная установка на базе дизельэлектрического агрегата, дополнительно включающая в себя устройства для распределения электроэнергии, устройства автоматики, пульт управления, комплекты ЗИП.

Наряду с централизованным способом электроснабжения потребителей от сетей энергосистем в ряде случаев необходимо предусматривать местные источники электроснабжения. К ним относятся дизельные электростанции, которые широко используются также в качестве резервных установок, обеспечивающих электрической энергией потребителей при отключении питания в случае аварий на линиях энергосистемы. Для потребителей с повышенными требованиями к бесперебойности электроснабжения установка резервных источников электроснабжения обязательна.

Виды и варианты исполнения дизельных электростанций (ДЭС)

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.

однофазные и трёхфазные

Трёхфазные способны выдавать напряжение как 220В так и 380В, а однофазные только одно из них. Кроме того трёхфазные электростанции имеют более высокий КПД.

портативные, передвижные, стационарные

Отличие в способности дизельной электростанции к перемещению. Передвижные электростанции применяются как мобильные источники электроснабжения.

электростанции открытого исполнения

Базовое исполнение электростанции, предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении.

электростанции в кожухе

Кожух предназначен для защиты электростанции от неблагоприятных условии окружающей среды, от пыли, осадков.

контейнерные

Монтаж электростанции в блок контейнер осуществляется для эксплуатации установки в тяжелых климатических условиях.

высоковольтные с применением высоковольтных генераторов

Генерация электроэнергии высокого напряжения без применения повышающих трансформаторов.

высоковольтные с применением повышающих трансформаторов

Для получения электроэнергии 6,3 кВ и 10,5 кВ необходимо размещение повышающих трансформаторов.

Устройство дизельной электростанции

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.

На дизельных электростанциях применяют генераторы типов СГД (синхронный генератор, дизельный), ЕСС (единой серии с самовозбуждением), ЕС (единой серии), МСД открытого и МСА защищенного исполнения с самовентилированием и др.

Помимо дизель-генератора ДЭС включает в себя:

• системы охлаждения дизеля с насосами, баками и трубопроводами;
• системы питания топливом дизеля с топливными баками, насосами и трубопроводами;
• системы смазки дизеля с масляными баками, масляными радиаторами, насосами и маслопроводами;
• системы запуска дизеля с электрическим стартером, аккумуляторной батареей и зарядным генератором или воздушным с баллонами компрессором, пусковыми клапанами и трубопроводами;
• системы подогрева дизеля с подогревателями, лампами и змеевиками для подогрева, отопительно-вентиляционными установками;
• щиты управления, защиты и сигнализации дизель-генераторов с комплектом соединительных кабелей;
• щиты распределения электроэнергии от ДЭС к потребителю;
• аккумуляторную батарею с выпрямителями для ее подзаряда, которая служит для запуска дизеля и питания постоянным током схем управления, сигнализации, цепей возбуждения.

Классификация ДЭС

Назначение дизельэлектростанций

По назначению ДЭС делят на основные, резервные и аварийные.

• Основные применяют в качестве автономных источников электропитания на строительстве, в сельском хозяйстве, на лесозаготовках и т.д., т.е. там, где по тем или иным причинам невозможно или нецелесообразно использование стационарных линий электропередачи.
• Резервные используют для замены вышедших из строя основных агрегатов или как резервный источник питания при прекращении подачи электроэнергии от ввода стационарной внешней сети.
• Аварийные применяют в больницах, на постах связи и других объектах, для которых недопустим перерыв электропитания. Они в любой момент должны быть готовы принять на себя часть или всю нагрузку в случае исчезновения напряжения на объектах.

Конструкция ДЭС

По конструктивному исполнению ДЭС делят на стационарные и передвижные.

Передвижные дизельные агрегаты обозначаются буквами АД, стационарные АСД или ДГ, автоматизированные агрегаты обозначаются дополнительной буквой А.

Передвижные дизельные электростанции имеют капот или кузов, установленные на автомобильном прицепе или другом средстве передвижения. Стационарные ДЭС устанавливают и в специально оборудованных передвижных вагонах (энергопоездах).

Передвижные дизельные электростанции (ДЭС) выполнены как комплектные электроустановки, смонтированные на каком-либо транспортном средстве и защищенные от атмосферных воздействий. Дизельные электроагрегаты также выполняют как комплектные установки в виде отдельных блоков, чаще всего смонтированными на общей раме.

Передвижные ДЭС предназначены для работы на открытом воздухе при температуре от -50 до +40°C, должны иметь защиту от атмосферных воздействий и обеспечивать работу ДЭС в условиях вибрации и тряски. Передвижные дизельные электростанции размещают на автомобильном прицепе, в кузове автомобиля или в закрытом вагоне. Типы передвижных ДЭС. с металлическим кожухом (капотом), с капотом на автомобильном прицепе, в кузове автомобильного прицепа или автомобиля.

Передвижные электростанции типа ЭСД комплектуются дизельными агрегатами марки АД (АСД), а электростанции ЭСДА — агрегатами АД и АСДА.

Агрегаты типа АСД, АСДА мощностью 30—100 кВт используются в качестве резервных электроустановок. Для них применяют также электростанции типа ДЭС. Для стационарных резервных электростанций большей мощности (300—500 кВт) используют дизельные электроагрегаты типов АС, АСДА, ДГА и др. Такие резервные электростанции сооружают в закрытых помещениях. Их располагают в непосредственной близости от резервируемого объекта или в центре нагрузок, для резервирования трансформаторных подстанций потребителей с учетом резервирования в первую очередь наиболее ответственных потребителей электроэнергии.

Стационарные дизельные электроустановки предназначены для нормальной работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40°С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25°С. Передвижные электроустановки вырабатывают электроэнергию при колебаниях температуры окружающего воздуха от —50 до +50°С при той же его влажности и установке над уровнем моря на высоте до 4000 м.

На стационарных дизельных электростанциях (ДЭС) устанавливают четырёхтактные (реже двухтактные) дизели мощностью 110, 220, 330, 440 и 735 квт. Стационарные ДЭС средней мощности не превосходят 750 квт, большие ДЭС сооружаются мощностью до 2200 квт и более.

Стационарные дизель электростанции (ДЭС) предназначены для работы в закрытых помещениях с температурой окружающего воздуха от +8 до +40°С, при этом электроагрегаты обязательно должны быть установлены на фундаменте.

Различают следующие виды и типы ДЭС:

• по области применения, для линий связи, энергопоездов, строительства, сельского хозяйства и т.д.;
• по мощности, малой мощности — до 50 кВт, средней — до 200 кВт и большой выше 200 кВт;
• по автоматизации: первой, второй или третьей степени автоматизации,
• по системе охлаждения дизеля. с воздушной, водо-воздушной (радиаторной) или водо-водяной (двухконтурной).
• Кроме того, часто электростанции подразделяются на силовые, осветительные и специального назначения (зарядные, инструментальные и т.д.).

Область применения дизельных электростанций:

• Дизельные электростанции могут использоваться в качестве основных источников питания, при отсутствии централизованного электроснабжения, а также в качестве резервных источников питания, в аварийном режиме, в случае временного отсутствия тока в электросети.
• Дизельные электростанции применяются в коммерческих и социальных организациях, специальных службах и частном секторе:
• загородные дома, коттеджи;
• строительные компании, подрядные организации;
• торговые организации, магазины, автомойки, автозаправки;
• МВД, МЧС, аварийные службы, службы ЖКХ;
• больницы, школы, детские сады.

Дизельные электростанции мобильны, автономны, поэтому широко используются в труднодоступных районах, а также для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. В настоящее время дизель-генераторы используются в качестве резервных аварийных источников питания систем собственных нужд АЭС и крупных ГРЭС.

Особенности условий работы ДВС автомобилей, тракторов и ДСМ

Несмотря на общий принцип работы ДВС, они имеют специфические особенности с учётом их применения на объектах назначения и условий работы самого объекта. В этом отношении условия эксплуатации ДВС автомобилей и ДСМ не похожи на условия работы стационарных, судовых и тепловозных ДВС.

Для условий эксплуатации автомобильных ДВС характерны следующие особенности.

· Широкий диапазон нагрузок и частот вращения, а также их частая смена. Это приводит к частой работе на так называемых неустановившихся режимах (НУР), что выражается в быстрой смене скоростного и нагрузочного режимов. Число переключений передач составляет 400…600 на 100 км пробега даже при умеренной плотности движения. Доля неустановившихся режимов работы (НУР) в условиях городского движения автомобиля доходит до 50%; из них разгоны составляют до 50%. На этих режимах потребляется до 50 % топлива и выделяется 80% токсичных компонентов ОГ.

· Невысокая средняя нагрузка и частота вращения. Среднее значение крутящего момента на валу составляет М_{к ср} = (0,3…0,5) М_{к max}, а среднее значение частоты вращения n_ср = (0.5…0.7) n_ном, где М_{к max} и n_ном максимальное значение крутящего момента и номинальное значение частоты вращения. Это указывает на длительную работу на частичных нагрузках и на режимах холостого хода (ХХ).

Для условий эксплуатации ДВС тракторов и ДСМ также характерны широкий диапазон нагрузок и частая их смена. Но характер отличается от аналогичных условий автомобильных ДВС.

· Более высокая средняя нагрузка: по крутящему моменту М_{к ср} = (0,6…0,7) М_{к max},

· При эксплуатации на некоторых машинах частота вращения двигателя изменяется мало, что диктуется требованиями условий работы объекта назначения и обеспечивается работой регулятора.

· Частота смены внешней нагрузки, вызывающая необходимость адекватного изменения мощности самого двигателя лежит в пределах f = 0,10…10 Гц.

· Число включений различных вспомогательных механизмов, нагружающих двигатель, составляет до 1500 в час. Например, переключение передач 80 в час, число включений сцепления до 100 в час.

· Частые пуски двигателя (до 80 за 10 часов работы).

· Частый выход на режимы полной нагрузки (до 60…70% времени – работа на режиме полной нагрузки).

· Высокая запылённость воздуха в окружающей среде. Для условий работы автомобилей (исключая работу в карьерах) запылённость составляет 0,12 г/м 3 . Для условий работы бульдозеров, скреперов и грейдеров — 0,4…1,0 г/м 3 , т.е. в 4…8 раз выше.

Требования к ДВС автомобилей и ДСМ

Анализ условий работы ДВС автомобилей, тракторов и ДСМ позволяет сформулировать основные требования к ДВС подобного назначения.

1) Регулируемость – способность изменять мощность при изменении внешней нагрузки.

2) Быстрая адаптация к изменению внешней нагрузки или к изменению положения органа управления, т.е. высокие динамические свойства.

4) Высокие экологические показатели.

5) Высокая надёжность.

6) Быстрый запуск двигателя.

7) Минимальные габариты и масса

8) Простота обслуживания.

Необходимо отметить, что требования высокой экономичности, высоких экологических показателей и надёжности должны обеспечиваться в широком диапазоне его скоростных и нагрузочных режимов, а также при частой их смене.

Двигатели внутреннего сгорания, применяемые в качестве силовых установок для автомобилей, тракторов и ДСМ, в значительной мере удовлетворяют указанным требованиям.

Вместе с тем им присущи следующие недостатки.

1) Ограниченная агрегатная мощность, вызванная цикличностью рабочего процесса. Под эти показателем понимается отношение массы двигателя на единицу мощности. В настоящее время этот показатель 4…6 кг/кВт, (в начале века ХХ века 20…40 кг/кВт). По этому показателю они уступают газотурбинным двигателям.

2) Высокий уровень шума.

3) Высокая частота вращения при пуске двигателя.

4) Токсичность ОГ.

5) Наличие значительных вращающихся масс (ВМ) и возвратно-поступательно движущихся и масс (ВПДМ) является причиной неуравновешенности ДВС.

6) Неблагоприятная естественная тяговая характеристика ДВС, исключающая возможность его непосредственного соединения с колесами транспортной машины.

По всем этим показателям они уступают газотурбинным установкам (ГТД).

За 150 лет своего существования поршневые ДВС показали перспективность их конструкции и резервы их совершенствования.

Классификация ДВС

1) По способу осуществления рабочего цикла ДВС подразделяются на: 4-тактные

и 2-тактные, в которых рабочий цикл совершается соответственно за два оборота КВ и за один оборот КВ.

2) По способу регулирования мощности:

· ДВС с количественным регулированием, когда изменяется количество смеси при слабом изменении ее состава (качества).

· ДВС с качественным регулированием, когда изменяется состав смеси при слабом изменении ее количества.

3) По способу смесеобразования:

· с внешним смесеобразованием, когда смесь воздуха с топливом создаётся преимущественно вне цилиндра; подача топлива осуществляется во впускной воздушный тракт;

· с внутренним смесеобразованием, когда смесь топлива с воздухом создаётся непосредственно в цилиндре; соответственно подача топлива осуществляется непосредственно в цилиндр.

4).По способу воспламенения горючей смеси:

· с принудительным зажиганием (от искрового разряда);

· с воспламенением от сжатия (вследствие повышения температуры заряда при сжатии);

· газодизельные или бензодизельные.

4) По виду применяемого топлива: · легкого топлива (бензины); · тяжелого топлива (дизельное топливо); · газовые (сжиженный газ или сжатый природный газ); · многотопливные.

Под понятием двигатель с искровым зажиганием (ДсИЗ) понимается двигатель лёгкого топлива, с внешним смесеобразованием; с воспламенением от искры; с количественным регулированием.

Под понятием дизель понимается двигатель тяжёлого топлива; с внутренним смесеобразованием; с воспламенением от сжатия; с качественным регулированием.

5) По способу охлаждения в зависимости от вида внешнего теплоносителя различают двигатели: · с жидкостным охлаждением; · с воздушным охлаждением.

6. Действительный рабочий цикл: основные определения и конструктивные параметры ДВС

6.1. Основные определения

Действительным циклом ПДВС называется последовательность периодически повторяющихся процессов, осуществляемых с целью превращения части термохимической энергии топлива в механическую работу.

Рабочий цикл ПДВС состоит из 5 основных процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Все процессы в ДВС осуществляются при перемещении поршня в цилиндре двигателя, в результате чего изменяется объем надпоршневого пространства.

Преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное реализуется с помощью кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Мёртвыми точками КШМ называют положение КШМ, при котором ось шатуна лежит в плоскости кривошипа КВ. При этих положениях сила, приложенная к поршню, не может вызвать вращательное движение КВ. Мёртвым точкам соответствуют крайние положения поршня в цилиндре.

Крайнее положение поршня, при котором его расстояние от оси КВ достигает максимума, называется верхней мёртвой точкой (ВМТ)..

Крайнее положение поршня, при котором его расстояние от оси КВ достигает минимума, называют нижней мёртвой точкой (НМТ).

Ход поршня S – расстояние между крайними его положениями в цилиндре, те. расстояние, которое проходит поршень при его движении между верхней и нижней мёртвыми точками. От величины хода поршня существенно зависит его средняя скорость с_п при перемещении поршня между мёртвыми точками, которая в значительной мере определяет износ двигателя. Величина скорости поршня зависит от значения хода поршня S (м) и частоты вращения коленчатого вала n (мин -1 ): c_п = S×n/30 м/с.

Часть рабочего цикла, осуществляемая при перемещении поршня между ВМТ и НМТ, называют тактом. Такту присваивается название процесса, который является по длительности доминирующим при данном перемещении поршня между мёртвыми точками.

В связи с этим различают такты: впуска, сжатия, расширения (или рабочего хода) и выпуска. При этом длительность процессов впуска и выпуска больше длительности соответствующих тактов. Напротив, длительность процессов сжатия и расширения меньше длительности соответствующих тактов.

В многоцилиндровых двигателях последовательность чередования одноимённых тактов в разных цилиндрах называется порядком работы двигателя. При этом нумерация цилиндров осуществляется со стороны, противоположной валу отбора мощности. Для двух рядных двигателей отсчёт сначала ведётся по правому блоку (если смотреть со стороны отбора мощности), а потом – по левому. От порядка работы цилиндров существенно зависит равномерность работы двигателя.

При перемещении поршня происходит изменение объём внутренней полости цилиндра.

Объём V_с внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ называют объёмом сжатия или камерой сжатия (КС).

Объём V_а внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ, называют полным объемом цилиндра.

Объём V_h, описываемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ, называют рабочим объемом цилиндра.

Отношение V_a/V_c = e называют степенью сжатия. Этот конструктивный параметр влияет на экономические показатели двигателя.

Величина рабочего объёма определяется как произведение хода поршня S на площадь поршня А: V_h = S×A = S×(p×D 2 /4), где D – диаметр цилиндра.

Диаметр цилиндра оказывает существенное влияние как на организацию рабочего процесса в двигателе, так и на динамические нагрузки. Известно, что масса поршня пропорциональна кубу диаметра цилиндра, т.е. m_п

D 3 . Это является причиной больших значений сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс.

Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D называется коэффициентом короткоходности K =S/D.

При совершении рабочего цикла в ДВС давление в цилиндре изменяется. Для анализа рабочих процессов в ДВС широко используется зависимость давления газов в цилиндре (р) от текущего объема надпоршневого пространства (V_х), освобождаемого поршнем. Эта зависимость р_г = f(V_х) называется индикаторной диаграммой. Учитывая, что объем Vх однозначно связан с перемещением поршня S_х. Индикаторная диаграмма может строиться в координатах р_г = f(S_х).

С помощью индикаторной диаграммы определяются газовые силы, действующие на детали КШМ.

Для реализации рабочего цикла необходимо заполнение цилиндра свежей смесью и освобождение цилиндра от продуктов сгорания. Эти функции выполняет механизм газораспределения (МГР), открывающий и закрывающий в необходимые моменты цикла впускные и выпускные клапаны.

Моменты начала открытия и конца закрытия впускных и выпускных клапанов относительно мёртвых точек, выраженные в градусах ПКВ, называют фазами газораспределения (ФГР).

Количества воздуха и топлива, поступившие в цилиндр за один рабочий цикл, называются соответственно цикловыми зарядами воздуха и топлива (G_ВЦ, G_ТЦ). Соотношение топлива и воздуха в цилиндре называют составом смеси.

Для, так называемого, полного сгорания 1 кг топлива минимально требуется l₀ кг количества воздуха ( l₀ = 14.9 кг в/кг т для бензинов и l₀ = 14,4 кг в/кг т — для дизельного топлива). Соответственно, количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания всего топлива, составит (l₀ ×G_тц).

Состав смеси в ДВС принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха a, представляющим отношение действительного количества воздуха, оставшегося в цилиндре после закрытия впускного клапана (или поступившего в цилиндр) к теоретически необходимому для полного сгорания всего поданного топлива.

При a =1 в смеси содержится минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива (стехиометрическая смесь). В этом случае в продуктах сгорания углеводородного топлива содержатся только продукты полного окисления горючих компонентов топлива (СО₂, Н₂О) и азот (N₂), но и при этом отсутствует свободный кислород (О₂).

При a 1 воздуха, больше, чем необходимо для полного сгорания топлива (бедная смесь). Тогда к составу продуктов сгорания стехиометрической смеси добавляется свободный кислород (О₂).

Характер протекания процессов, формирующих рабочий цикл (РЦ), в значительной степени зависит от: · способа его организации в части газообмена; · способа организации смесеобразования и · способа воспламенения смеси.

Принцип работы дизельного двигателя – мотор в разрезе

1. Немножко предыстории
2. Особенности конструкции
3. Принцип работы
4. Дополнительное оборудование
5. Топливная система
6. Турбонаддув
7. Форсунки и интеркулер
8. Рабочая температура дизеля

Приветствую вас друзья! Дизельный силовой агрегат уже давно завоевал любовь и уважение в кругу автолюбителей! Он экономичнее, надежнее, да и общее КПД на порядок выше нежели у бензинового собрата. Однако, более сложное устройство и принцип работы дизельного двигателя не дают многим отечественным шоферам решиться на покупку автомобиля такого типа. Оно и не странно, выбор автомобиля заставляет обратить внимание на стоимость обслуживания автотехники и это правильно! Но все же, дабы развеять опасения коллег, сегодня я попытаюсь в понятной форме описать вам все особенности такого агрегата. Но обо всем, как обычно по порядку…

• Немножко предыстории
• Особенности конструкции
• Принцип работы
• Дополнительное оборудование
• Топливная система
• Турбонаддув
• Форсунки и интеркулер
• Рабочая температура дизеля

Немножко предыстории

Первый мотор такого типа был создан французским инженером Рудольфом Дизелем, который жил в эпоху XIX века. Как вы сами понимаете, мастер не долго думал над названием своего изобретения и пошел по стопах великих изобретателей, прозвав его своей фамилией. Функционировал двигатель на керосине, а использовался исключительно среди кораблей и стационарных станков. Почему? Все очень просто, огромный вес и повышенный шум движка, не позволял увеличить спектр его применения.

И так было вплоть до 1920 года, когда первые экземпляры уже существенно модернизированного дизеля, начали применять в общественном и грузовом транспорте. Правда только спустя 15 лет, появились первые модели легковых автомобилей, работающих на солярке, но наличие все тех же минусов не позволяли использовать силовой агрегат повсеместно. Лишь в 70-х годах, свет увидели действительно компактные дизели, к слову говоря, многие эксперты привязывают это событие к резкому скачку цен на нефть. Как бы там ни было, дизельный силовой агрегат за время своего становления на чем только не работал. Экспериментаторы лили в него все что под руку попадется: рапсовое масло, сырая нефть, мазут, керосин и наконец солярка. В наши дни, мы все видим к чему это привело – на фоне дорогого бензина, дизель покоряет не только Европу, но и весь мир!

Особенности конструкции

Устройство дизельного двигателя, по большому счету имеет не так уж много отличий в сравнении с бензиновым аналогом. Это все тот же поршневой мотор внутреннего сгорания, в котором воспламенение топлива осуществляется не посредством искры, а за счет сжатия или нагрева. В его конструкции можно выделить несколько основных элементов:

• Поршни;
• Цилиндры;
• Топливные форсунки;
• Свечи накаливания;
• Клапан впускной и выпускной;
• Турбина;
• Интеркулер.

Для сравнения: КПД бензинового мотора в среднем составляет порядка 30%, в случае с дизельным вариантом этот показатель увеличивается до 40%, а с турбонаддувом и во все до 50%!

Более того, схемы функционирования также очень похожи между собой. Отличаются лишь процессы создания топливовоздушной смеси и ее сгорания. Ну и еще одно глобальное отличие – это прочность деталей. Обуславливается такой момент значительно большим уровнем степени сжатия, ведь если в «зажигалках» допускается небольшой люфт между деталями, то в дизеле все должно быть максимально плотно.

Принцип работы

Давайте наконец разберемся, как работает дизельный двигатель. Если говорить о четырехтактном варианте, то здесь можно наблюдать отдельную от цилиндра камеру сгорания, которая тем не менее связана с ним специальным каналом. Данный тип моторов, продвинули в массы намного раньше нежели модификацию с двумя тактами, в связи с тем, что они были тише и имели повышенный диапазон оборотов. Если следовать логике, то становится понятно, если 4 такта, то соответственно рабочий цикл состоит из 4 фаз, рассмотрим их.

1. Впуск – при повороте коленчатого вала в районе 0-180 градусов, воздух попадает в цилиндр сквозь впускной клапан, который открывается на 345-355 градусов. Одновременно с впускным открывается и выпускной клапан, при повороте коленвала на 10-15 градусов.
2. Сжатие – двигаясь вверх при 180-360 градусах, поршень сжимает воздух в 16-25 раз, в свою очередь в начале такта при 190-210 градусах, закрывается впускной клапан.
3. Рабочий ход – когда такт только начинается, топливо смешивается с горячим воздухом и воспламеняется, естественно происходит это все до достижения поршнем мертвой точки. При этом выделяются продукты сгорания, которые оказывают давление на поршень и тот двигается вниз. Обратите внимание, что давление газов постоянно, так сгорание топлива длится ровно столько же, сколько форсунка дизельного двигателя подает жидкость. Именно благодаря этому, развивается больший крутящий момент в сравнении с бензиновыми агрегатами. Осуществляется все это действие при 360-540 градусах.
4. Выпуск – когда коленчатый вал поворачивается на 540-720 градусов, поршень двигаясь вверх выдавливает выхлопные газы через открытый выпускной клапан.

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя отличается более быстрыми фазами, единым процессом газообмена и непосредственным впрыском. Для тех, кто не в теме напомню: в таких конструкциях камера сгорания находится непосредственно в поршне, а топливо поступает в пространство над ним. Когда поршень движется вниз, продукты горения покидают цилиндр через выпускные клапана. Далее, отворяются впускные клапана и поступает свежий воздух. При движении поршня вверх, все клапана закрыты, в это время происходит сжатие. Топливо впрыскивается распылителями и начинается его воспламенение до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Дополнительное оборудование

Если отбросить сам ДВС в сторону, на общий план выходит целый ряд вполне себе подготовленных помощников. Рассмотрим главных профессионалов!

Топливная система

Устройство топливной системы дизельного двигателя намного сложнее нежели в бензиновых модификациях. Объясняется данный нюанс легко и просто – требования к давлению подаваемого топлива, количеству и точности – очень высоки, сами понимаете почему. ТНВД дизельного двигателя, топливный фильтр, форсунки их распылители – все это основные элементы системы. Отдельной статьи заслуживает не только аппаратура, но и устройство топливного фильтра. Возможно, вскоре разберем под микроскопом и их.

Турбонаддув

Турбина на дизельном двигателе существенно увеличивает его производительность за счет того, что топливо подается под высоким давлением и соответственно полностью выгорает. Конструкция данного агрегата в принципе не такая уж сложная, состоит она всего из двух кожухов, подшипников и защитной сетки из металла. Принцип работы турбины дизельного двигателя выглядит следующим образом:

• Компрессор, к которому подсоединен один кожух всасывает воздух внутрь турбонагнетателя.
• Далее, активируется ротор.
• После, настает время охладить воздух, с этой задачей справляется интеркулер.
• Пройдя несколько фильтров на своем пути, воздух через впускной коллектор попадает в двигатель, после чего клапан закрывается, а последующее его открытие происходит на завершающей стадии рабочего хода.
• Как раз тогда через турбину, мотор покидают отработанные газы, которые еще и оказывают определенное давление на ротор.
• В этот момент скорость вращения турбины может достигать 1500 оборотов в секунду, а посредством вала вращается и ротор.

Цикл турбины работающего силового агрегата повторяется раз за разом и именно благодаря вот такой стабильности, мощность мотора растет!

Форсунки и интеркулер

Принцип работы интеркулера, а также форсунки, да и вообще их предназначение, разумеется кардинально отличаются. Первый, путем теплообмена снижает температуру воздуха, который в горячем состоянии сильно влияет на долговечность двигателя. На форсунку же, ложиться задача в дозировке и распылении топлива.

Функционирует она в импульсном режиме за счет кулачка, отходящего от распредвала и собственно распылителей.

Рабочая температура дизеля

Не стоит пугаться если на панели приборов отсутствуют привычные 90 градусов. Дело в том, что рабочая температура дизельного двигателя довольно специфическая и зависит от конкретной марки автомобиля, собственно самого мотора и термостата. Так, если для «Фольксвагена» нормальным значением будет отметка в пределах 90-100 градусов, то рядовой «Мерседес» функционирует при 80-100, а «Опель» вообще в районе 104-111 градусов. Отечественный грузовик «КАМАЗ», например, работает при 95-98 градусах.

Какая бы рабочая температура, не была у вашего силового агрегата, одно очевидно – моторы на солярке сегодня актуальны, как никогда. Не верите мне? Оглянитесь по сторонам, сегодня можно встретить даже дизельный двигатель на «Ниву» и это я вам скажу, случай не единичный. Уже из этого можно сделать вывод – такой мотор во много лучше бензинового.

Да в скоростных качествах сравниться с бензиновыми ему вряд ли удастся, хотя современные модели с турбинами определенно создать конкуренцию могут.

Если же менять машину, а тем более двигатель желание нет, рекомендую собственными руками помыть мотор, ведь мы делаем это не так уж часто, как выглядит процедура я описал здесь. В общем свое мнение я высказал, жду ваше в комментариях! Всего доброго!

nataliyatovmach.pro

Основные свойства привода постоянного тока

Отличительной особенностью электропривода постоянного тока является тип преобразовательного агрегата- машинный или ионный. Наибольшее распространение в настоящее время получила система привода с электромашинным преобразовательным агрегатом – система Г-Д.

В обеих системах привода в качестве подъемного двигателя используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. При непосредственном соединении вала двигателя с коренным валом применяются тихоходные двигатели (25-40 об/мин), а при редукторном приводе применяются быстроходные двигатели (350-750 об/мин).

Системы привода с тихоходными двигателями применяются в случае необходимости передачи крутящего момента, превосходящего допустимый момент для данного редуктора. Если имеется редуктор, соответствующий передаваемому моменту, применяется одно- или двухдвигательный привод с быстроходными двигателями.

Тихоходные подъемные двигатели постоянного тока отличаются громоздкостью, большим весом, большим расходом дефицитных цветных металлов, чем и обуславливается его высокая стоимость. Системы привода постоянного тока позволяют плавно и в широких пределах регулировать скорость подъемного двигателя с небольшими потерями электроэнергии.

Особенностью систем привода постоянного тока является возможность осуществления замедленного движения подъемной машины с отдачей энергии в сеть при работе подъемного двигателя в режиме генераторного торможения.

Управление подъемным двигателем по системе Г-Д

В настоящее время все подъемные установки с приводом по системе Г-Д имеют квадратичную схему возбуждения

Напряжение к подъемному двигателю ПД подводится от генератора постоянного тока Г, который вращается с постоянной скоростью двигателем переменного тока СД- синхронным или асинхронным. Если в системе применяется синхронный двигатель, то для питания обмоток его полюсов устанавливают возбудитель ВС, расположенный на том же валу преобразовательного агрегата.

Для питания обмоток возбуждения генератора и двигателя устанавливаются два возбудительных агрегата- для генератора ВГ и для двигателя ВД. При квадратичном возбуждении аппаратура управления перенесена из цепей возбуждения главных машин в цепи возбуждения возбудителей.

Реверсирование подъемного двигателя ПД осуществляется включением контактора В или Н, т.е. переключением обмотки возбуждения возбудителя ВГ, вызывающим изменение полярности генератора Г. Изменение величины тока возбуждения возбудителя ВГ, а следовательно, и скорости подъемного двигателя достигается изменением величины сопротивления командоаппаратами КАР или КАВ и КАН. Командоаппарат КАР механически связан с рукояткой управления и предназначен для ручного управления. Он представляет собой активное сопротивление, разбитое на шесть ступеней, которые замыкаются контактами командоконтроллера типа КА-5052.

Регулировочные сопротивления командоаппаратов КАВ (“вперед”) и КАН (“назад”) предназначены для автоматического управления. Изменение этих сопротивлений осуществляется при помощи профилей ретардирующих дисков указателя глубины, с которыми командоаппараты имеют механическую нежесткую связь. В качестве аппаратов КАВ, КАН принимаются командоаппараты типа РОС-5912 и РОС-5914, разбивающие сопротивление на 24 ступени.

При автоматическом управлении рукоятка управления переставляется в одно из крайних положений “вперед” или “назад” , при котором полностью выводится сопротивление командоаппарата КАР. При этом рабочий цикл подъемной машины выполняется путем воздействия ретардирующих дисков указателя глубины на командоаппараты КАВ или КАН. Так как командоаппараты ручного и автоматического управления соединены последовательно, машинист может вмешиваться в работу системы автоматического управления, меняя сопротивление командоаппарата КАР при помощи рукоятки управления.

Воздействие на командоаппарат КАР при одновременной работе командоаппаратов КАВ или КАН составляет сущность ручного управления.

Работа подъемного двигателя при выполнении трапецеидальной диаграммы скорости.

При замыкании контактов В и Н к обмотке возбуждения возбудителя ВГ подводится напряжение. Это приводит к росту тока в якорной цепи и вращающего момента, развиваемого двигателем. Ускорительный профиль (“вперед” или “назад”) ретардирующего диска, воздействуя на соответствующий командоаппарат, уменьшает его сопротивление. Это увеличивает возбуждение генератора Г, вращающий момент двигателя и его скорость. При этом двигатель переходит с одной механической характеристика на другую. Получение необходимого момента двигателя при пуске достигается дальнейшим увеличением возбуждения генератора. Под действием этого момента происходит увеличение скорости двигателя. Этот процесс соответствует работе двигателя на механических характеристиках, каждая из которых соответствует определенному напряжению, подводимому к якорю двигателя. Двигатель выходит на естественную характеристику, на которой происходит дальнейшее увеличение скорости и уменьшение момента двигателя. На этом пуск двигателя заканчивается и начинается период равномерного хода.

Процесс замедления двигателя осуществляется одним из замедлительных профилей, который воздействует на командоаппарат, увеличивает его сопротивление, уменьшая возбуждение генератора и скорость подъемного двигателя по заданному закону.

В случае двигательного режима в период замедления подъемный двигатель, работая на соответствующих механических характеристиках, уменьшает величину вращающего момента в результате воздействия датчика, установленного в месте разгрузки скипа, разрывается цепь реверсирующего контактора В (Н) и машина затормаживается рабочим тормозом.

Получение режима свободного выбега в системе Г-Д является условным, так как в действительности подъемный двигатель работает попеременно в двигательном и генераторном режимах.

При наличии избытка запасенной в период пуска энергии по сравнению с той, которая является необходимой для завершения подъема в период замедления, подъемный двигатель будет вращаться со скоростью большей, чем это соответствует уменьшающейся величине приложенного к нему напряжения. При этом э. д. с. двигателя становится больше приложенного напряжения и подъемный двигатель переходит в режим генераторного торможения с рекуперацией энергии в сеть.

Так осуществляется тормозной режим в период замедления.

Система Г-Д позволяет получить любой закон изменения скорости, для чего необходимо только придать профилям ретардирующих дисков соответствующую форму, обусловливающую требуемое изменение скорости и периоды и замедления. Если скорость будет изменяться по вполне определенному закону, то изменение момента вращения двигателя будет зависеть от динамических и кинематических сопротивлений, присущих данной системе подъема.

Эксплуатация подъемных установок с приводом Г-Д показала, что при сложных диаграммах скорости, а также при изменении силы тяжести поднимаемого груза автоматическое управление машиной сопровождается рядом помех и не всегда происходит нормально. Особенные затруднения в управлении имеют место при малой скорости двигателя. Это объясняется наличием остаточного магнетизма генератора и двигателя. Остаточный магнетизм проявляется при установке рукоятки управления в среднее положение, когда обесточивается обмотка возбуждения генератора. Благодаря остаточному магнетизму генератором индуктируется некоторая э. д. с. незаторможенная машина может продолжать двигаться с небольшой скоростью. Это явление может вызвать резкую посадку клети на кулаки, поломку посадочной рамы скипа, торможение машины в конце цикла подъема при сравнительно больших скоростях.

Падение напряжения при полной нагрузке и малой скорости делается соизмеримым с напряжением генератора, и незначительные изменения нагрузки приводят к значительным колебаниям скорости. Кроме того, при малых токах возбуждения генератора, а следовательно, при ослабленном поле генератора количественно более заметно проявляет себя реакция якоря, что также приводит к неустойчивой работе двигателя.

Для получения однозначной зависимости между положением рукоятки управления и скоростью подъема указанные причины, затрудняющие управление, должны быть устранены.

Влияние реакции якоря уменьшается применением дополнительных полюсов и компенсационной обмотки в генераторе и подъемном двигателе. Для устранения влияния падения напряжения и остаточного магнетизма применяется квадратичная схема возбуждения с электромашинным усилителем. Это позволило значительно исправить механические характеристики привода и расширить пределы регулирования скорости.