CC BY
15УДК 662.758.2
МОДЕЛЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Садов Артем Александрович - старший преподаватель кафедры технологических и транспортных машин ФГБОУ ВО Уральский ГАУ.
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. 8-996-187-9731, Е-mail: artemsadov@yandex.ru)
Новопашин Леонид Алексеевич - кандидат технических наук, доцент заместитель декана факультета инженерных технологий по научной работе ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет.
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371-33-63, E-mail: novopashin-leonid@ya.ru)
Рецензент: Носырев М. Б., доктор технических наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, профессор ФГБОУ ВО Уральский ГАУ
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. 8 (343) 22240-00, Е-mail: nosyrev.mb@mail.ru)
Ключевые слова: экспериментальные исследования, эксплуатационные показатели, дизельная электростанция, стенд. Анотация
Проведенный анализ технической документации и научной литературы показывает, что для определения эксплуатационных показателей ДВС существуют комплексные решения, такие как стенды КР0Н-КС-276-03, КОПИС КС276 и другие, которые оснащены измерительным оборудованием позволяющим измерить большой перечень характеристик и показателей ДВС.
Дизельные электростанции чаще всего расматриваются отдельными узлами, тоесть отдельно механическая часть и электрическая, либо как комплексное устройство, но с небольшым набором измеряемых показателей. Данные измерения несут косвенный характер, и не могут применяться с целью оптимизации работы, данного устройства.
Для решения данной проблемы в статье был предложен авторский стенд для снятия эксплуатационных показателей ДЭС. Кроме этого, данный стенд позволяет исследовать режимы работы ДЭС и влияние состава топлива на ее работу.
EXPERIMENTAL STAND FOR RESEARCH OF OPERATIONAL INDICATORS OF DIESEL
POWER PLANT
Sadov A.A. — senior lecturer department of technological and transport machines, Ural state agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 996-187-9731, E-mail: artemsadov@yandex.ru)
Novopashin L.A. - candidate of technical sciences, associate professor, Ural State Agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 (343) 371-33-63, Email: novopashin-leonid@ya.ru)
Reviewer: Nosyrev M. B. - doctor of technical Sciences, Professor, honorary worker of higher professional education of the Russian Federation, Professor of Ural state UNIVERSITY
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht str., 42 tel. 8 (343) 222-40-00, Email: nosyrev.mb@mail.ru)
Keywords: experimental studies, performance indicators, diesel power station, stand.
Summary
The analysis of technical documentation and scientific literature shows that to determine the performance of ICE there are complex solutions, such as stands KR0N-KS-276-03, KOPIS KS276 and others, which are equipped with measuring equipment that allows you to measure a large list of characteristics and indicators of ICE.
Diesel power plants are most often considered as separate units, that is, separately, the mechanical part and the electric one, or as an integrated device but with a small set of measured indicators. These measurements are indirect in nature, and cannot be used to optimize the operation of this device.
To solve this problem, an article was proposed by the author's stand for taking operational indicators of DES. In addition, this stand allows you to explore the modes of DES and the effect of fuel composition on its operation.
Сравнительные эксплуатационные исследования ДЭС при работе на различных видах топлива проводятся согласно следующих стандартов ГОСТ Р 53178-2008 Установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания. Методы испытаний ГОСТ Р 53176-2008 Установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания. Показатели надежности. Требования и методы испытаний, ГОСТ 11828-86 Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний, это связанно впервую очередь с сложностью устройства и большого спектра измеряемых характеристик [1,2,3].
Проведенный анализ технической документации и научной литературы показывает, что для определения эксплуатационных показателей ДВС существуют комплексные решения, такие как стенды КРОН-КС-276-03, КОПИС КС276 и другие, которые оснащены измерительным оборудованием позволяющим измерить большой перечень характеристик и показателей ДВС.
Дизельные электростанции чаще всего расматриваются отдельными узлами, тоесть отдельно механическая часть и электрическая, либо как комплексное устройство, но с небольшым
набором измеряемых показателей. Данные измерения несут косвенный характер, и не могут применяться с целью оптимизации работы, данного устройства.
В качестве объектов эксплуатационных исследований взяты ДЭС импортного производства Champion DG3601E и отечественного производства АД4-(Т)230(400)-ВМ2 как наиболее доступные и чаще применяемые агрегаты с мощностью 3-10 кВт для средств резервного и аварийного питания нужд агропромышленного комплекса (Рисунок 1).
а) б)
Рисунок 1 - а) ДЭС импортного производства СЬатрюпБОЗбОШ
б) ДЭС отечественного производства АД4-(Т)230(400)-ВМ2 Технические характеристики дизельной электростанции для данных ДЭС представлены в библиографических источниках [4,5].
Для проведения эксплуатационных исследований был разработан и смонтирован экспериментальный стенд используя наработки таких ученых как Тарлаков Я.В.. Дураев Н.Н, Обухов С.Г., Плотников И.А. [6,7] (рисунок 2) для измерения эксплуатационных характеристик дизельных электростанций включающих показатели качества электроэнергии, мощностные, топливно-экономические показатели, выбросы вредных веществ и дымность отработавших газов дизельной электростанции при работе на различных топливах.
Рисунок 2 - экспериментальный стенд для определение эксплуатационных показателей
ДЭС
Экспериментальный стенд представляет собой дизельную электростанцию, оборудованную мерной емкостью с весовым механизмом для замера расхода топлива активным нагрузочным устройством в виде ламповых реостатов, газоанализатором, дымомером, блоком измерительных устройств, блоком автоматического контроля и управления.
Рисунок 3 - Конструкция экспериментального стенда по определению эксплуатационных
показателей
1- ёмкость с исследуемым топливом;
2 - Весовой механизм;
3 - Активное нагрузочное устройство;
4 - Блок измерительных устройств;
5 - Тахометр;
6 - Бак с топливом;
7 - Блок автоматического контроля и управления;
8 - Электрогенератор ДЭС;
9 - дизельльный двигатель
ДЭС
10 - Электромагнитный треходовой клапан;
11 - Выпускная система;
12 - Газоанализатор;
13 - Дымомер.
внутреннего сгорания ДЭС; Порядок проведения эксплуатационных испытания включает:
1. подготовку дизельной электростанции, приборов и оборудования к испытаниям;
2. подготовка исследуемого топлива;
3. снятие показателей;
• Эксплуатационные испытания дизельной электростанции проводятся с активной нагрузкой в 3 Вт, 750 Вт, 1500 Вт, 2250 Вт и 3000 Вт, сначала на дизельном топливе, а потом на испытуемых топливах.
При испытаниях, возможно, определить следующие показатели:
- напряжение, В;
- сила тока, А;
- мощность, выделяемую ДЭС, кВт;
- обороты коленчатого вала двигателя, мин 1;
- часовой расход топлива, л/ч;
- температура отходящих газов °С;
- усредненный коэффициент поглощения светового потока, м-1;
- усредненный показатель дымности, %;
- содержание в отработанных газах:
• объемной доли монооксида углерода СО, %;
• объемной доли углеводородов СН, млн-1;
• объемной доли диоксида углерода CO2, %;
• объемной доли кислорода O2, %;
• объемной доли оксидов азота NOx, млн-1.
Измерения показателей дизельной электростанции проводятся на прогретый до рабочей температуры двигатель методом увеличения нагрузки активным нагрузочным устройством в виде ламповых реостатов, от 3 до 4000 Вт с шагом 100 Вт.
Количество измерений эксперимента состоит из серии 10 повторяемых опытов, проводимых в контролируемых условиях, с одним и тем же объектом и определении по результатам такого эксперимента среднего значения измеряемой зависимости переменной.
Объект испытаний являлся генератор электрического тока с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания.
Для измерения электрических параметров дизельной электростанции силовая часть включает в себя нагрузочное устройство, позволяющее регулировать нагрузку на генератор в диапазоне от 3 до 4000 Вт с помощью ламповых реостатов, соединенных по схеме параллельного соединения. В качестве испытательного оборудования был использован анализатор качества электрической энергии, подключенный непосредственно к соответствующим зажимам силовой нагрузки. Регулировка нагрузки осуществлялась релейным способом подключения к ламповому реостату с нагрузкой в 3 Вт, 750 Вт, 1500 Вт, 2250 Вт и 3000 Вт, под управлением платы А^шпо сначала на дизельном топливе а потом на испытуемых топливах.
Замеры мощностных, топливно-экономических показателей, выбросы вредных веществ и дымности отработавших газов дизельной электростанции проводилось за счет следующего оборудования: нагрузочного реостата, газоанализатора «АВГ-4», дымомера «АВГ-1Д», Устройства для замера расхода топлива, электронного тахометра, измерительного блока с термопарами.
Регулировка нагрузки для определения потребляемой мощности осуществлялась релейным способом подключения к ламповому реостату с нагрузкой в 3 Вт, 750 Вт, 1500 Вт, 2250 Вт и 3000 Вт, под управлением платы А^шпо сначала на дизельном топливе а потом на испытуемых смесевых топливах.
Обработка полученных результатов проводтся при построении эмпирической модели, для которой предлагается функциональная связь между её переменными, также с применением математических методов.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 53178-2008 Национальный стандарт российской федерации установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания Методы испытаний [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-53178-2008 дата обращения: 03.05.2020).
2. ГОСТ Р 53176-2008 Установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания. Показатели надежности. Требования и методы испытаний [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200071948 дата обращения: 03.05.2020).
3. ГОСТ 11828-86 Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний (с Изменениями N 1, 2) [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200006906 дата обращения: 03.05.2020).
4. Эксплуатация электросиловых установок, энергосредств и элек- тротехнических средств межвидового назначения: учеб. пособие / [Ю.П. Самохвалов, Д.Н. Багин, А.В. Пономарев, О.Н. Бондарев; под общ. ред. Д.Н. Багина; науч. ред. А.Ю. Коняев] ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т.— Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019.— 143 с.
5. Руководство по эксплуатации генератор DG3601E / DG6501E [Электронный ресурс] URL: https://championtool.ru/upload/iblock/fe1/fe154fbe94bc5790c4ab35ba6da77e3d.pdf (дата обращения: 03.05.2020).
6. Тарлаков Я.В. Эксплуатационные показатели дизельных электростанций лесного комплекса при работе на биотопливе: дис. канд.тех. наук. Московский. Гос. Университет леса, Москва, 2013.
7. Дураев Н.Н, Обухов С.Г., Плотников И.А. Лабораторный стенд для исследования режимов дизель-генераторной установки с переменной скоростью вращения [Электронный ресурс] URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/s/SEROB/spisoktr3/Tab/ASU 2014.pdf (дата обращения: 03.05.2020).
Bibliographic list
1. GOST R 53178-2008 National standard of the Russian Federation electric generating sets with gasoline, diesel and gas internal combustion engines Test methods [Electronic resource] URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-53178-2008 date appeal: 05/03/2020).
2. GOST R 53176-2008 Generator sets with gasoline, diesel and gas internal combustion engines. Reliability indicators. Requirements and test methods [Electronic resource] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200071948 accessed date: 05/03/2020).
3. GOST 11828-86 Electric rotating machines. General test methods (with Changes N 1, 2) [Electronic resource] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200006906; accessed date: 05/03/2020).
4. The operation of electric power plants, energy and electrical means of interspecific purpose: textbook. allowance / [Yu.P. Samokhvalov, D.N. Bagin, A.V. Ponomarev, O.N. Bondarev; under the general. ed. D.N. Bagina; scientific ed. A.Yu. Konyaev]; M in science and higher. education Ros. Federation, Ural. Feder. un. — Yekaterinburg: Publishing House in the Urals. University, 2019 .-- 143 p.
5. Operation manual for the generator DG3601E / DG6501E [Electronic resource] URL: https://championtool.ru/upload/iblock/fe1/fe154fbe94bc5790c4ab35ba6da77e3d.pdf (accessed 03.05.2020).
6. Tarlakov Ya.V. Performance indicators of diesel power plants of the forest complex when working on biofuels: dis. Ph.D. sciences. Moscow. Gos. Forest University, Moscow, 2013.
7. Duraev N.N., Obukhov S.G., Plotnikov I.A. Laboratory stand for the study of the modes of a diesel generator set with a variable rotation speed [Electronic resource] URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/s/SEROB/spisoktr3/Tab/ASU_2014.pdf (accessed: 03.05.2020).
