Удельный расход топлива дизельного двигателя от чего зависит

Расход топлива дизельной электростанции

Одна из основных характеристик, определяющих стоимость получаемой при помощи дизельных генераторов электроэнергии, это расход топлива ДГУ. От этого же показателя зависит необходимый запас горючего при эксплуатации установки в качестве основного или резервного (аварийного) источника электроснабжения.

Чтобы снизить себестоимость электроэнергии и обеспечить автономную работу установки максимально возможное время, необходимо правильно рассчитать потребление дизель-генератора и знать меры по снижению этого показателя.

От чего зависит расход топлива и меры по его снижению

В России, странах Европы и Азии этот показатель определяют, как потребленное в час количество топлива на каждый киловатт выдаваемой электроэнергии (г/ч или кг/ч). Расход топлива дизельной электростанции зависит от следующих основных факторов:

  • Номинальная вырабатываемая мощность.
  • Коэффициент полезного действия ДВС.
  • Величина подключаемой нагрузки в соотношении к номиналу.
  • Окружающие условия и качество используемого горючего.
  • Техническое состояние оборудования.

Чтобы снизить фактическое потребление и привести его в соответствие к нормам расхода топлива дизельной электростанции, необходимо:

  1. Обеспечить выбор генератора, номинальная мощность которого на 25% превышает предполагаемую нагрузку при работе в штатном режиме.
  2. Проводить регулярное техническое обслуживание в строгом соответствии с регламентом, разработанным производителем оборудования.
  3. При обнаружении сбоев в работе своевременно выполнять регулировку и текущий ремонт.
  4. Применять только соответствующее ГОСТу и сезону топливо.
  5. Не допускать продолжительной эксплуатации при нагрузке менее 30–40% номинала и в режиме холостого хода.
  6. При возможности заправлять полный топливный бак за 3-4 часа до включения ДГУ в работу.
  7. Обеспечить нормальные условия эксплуатации в части объема и температуры подаваемого и отводимого от установки воздуха.
  8. Организовать учет расхода топлива на ДЭС по фактически имеющимся значениям. Это поможет своевременно обнаружить увеличение потребления и принять меры к его снижению.

Только грамотный подход к выбору и обслуживанию дизель-генераторных установок позволит снизить себестоимость получаемой электроэнергии.

Среднее значение расхода для дизельных электростанций разной мощности

Общепринятые стандартные нормы расхода топлива дизель-генератора составляют 200-250 грамм горючего на каждый выработанный киловатт-час электроэнергии. Но практика показала, что такой результат можно получить в условиях эксплуатации, приближенным к идеальным, то есть:

  • Требуется выполнить рекомендации по снижению расходного показателя.
  • Установка должна эксплуатироваться в рабочем режиме, при котором нагрузка не превышает 75% номинальной.

В противном случае расход топлива дизельного генератора в час возрастает до 300 гр и больше. Исходя из практики применения оборудования с отличающейся номинальной мощностью, установлено, что средний показатель составляет:

  • Для установок мощностью 5 кВт — 1,1-1,5 л/ч.
  • У генераторов на 10 кВт — 2,4-3 л/ч.
  • Для ДГУ 100 кВт — 22-27 л/ч.

Более точный фактический показатель позволит получить грамотно ведущийся журнал учета расхода топлива для дизель-генератора.

Как считается расход топлива дизельного генератора

Узнать, сколько потребляет дизельный генератор в идеальных условиях, можно при помощи простейших расчетов. Для этого применяют норму потребления 0,25 кг/ч, умножают на номинальную мощность установки. На этом этапе при расчете допускают ошибку, считая, что сразу получают показатель, который соответствует литрам в час. Но это не соответствует действительности.

Дело в том, что плотность дизельного топлива составляет 840–860 кг/м3 для зимних и летних сортов. Соответственно, каждый килограмм солярки в среднем занимает объем 1,2 литра. По этой причине полученный при первичных расчетах показатель необходимо умножить на коэффициент 1,2. Для примера рассчитаем потребление горючего дизель-генератором мощностью 7 кВт:

Q = 1,2 x q x N = 1,2 х 0,25 х 7 = 2,1 л/ч,

Q — средний расход горючего дизельным генератором;

q — нормативный расход горючего дизельным генератором;

N — номинальная мощность установки.

Исходя из полученного результата сможете рассчитать резерв топлива, который потребуется для работы агрегата в необходимый период. При ситуациях, когда ДГУ будет эксплуатироваться при нагрузке менее 30 или больше 75%, среднее потребление увеличится минимум на треть. Кроме того, такие режимы работы серьезно снижают рабочий ресурс оборудования.

Производители указывают в сопроводительной документации расход в килограммах и литрах для работы под различной нагрузкой, по этой причине выполнять расчет потребления владельцу установки не приходится. А фактическое значение, как уже говорилось, проще узнать за счет ведения журнала учета, который позволит получить достоверные сведения.

Источник

Дизель

Дизель – тепловой двигатель с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением топливной смеси от сжатия. В процессе такта сжатия поршень, перемещаясь в цилиндре, сжимает воздух, и температура его повышается. За счет высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, а температура сжатого воздуха – до 600 °С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция мелко распыленного топлива, взвешенные частицы которого при соприкосновении с нагретым воздухом самовоспламеняются, а давление в камере сгорания резко возрастает и воздействует на поршень, обеспечивая тем самым рабочий ход.

Читайте также:  Двигатель мотоцикла сам набирает обороты

Дизели по сравнению с карбюраторными двигателями более экономичны, на единицу совершаемой работы в них расходуется на 25% меньше топлива. К тому же дизельное топливо является менее пожароопасным, чем тот же бензин.

Экономичность работы двигателя характеризуется удельным расходом топлива, который определяется делением часового расхода топлива на эффективную мощность двигателя. Удельный расход топлива в дизелях, применяемых на самоходной технике, сегодня не превышает 265 г/кВт.ч. Механический к.п.д. (отношение эффективной мощности на валу к индикаторной мощности сгорания газов внутри цилиндра) зависит от качества обработки деталей, правильности сборки, смазки и др. В среднем значения механического к.п.д. колеблются в пределах 0,7…0,8. Эффективный к.п.д. дизеля достигает 45%, тогда как эффективный к.п.д. карбюраторного двигателя – 30%.

Частота вращения вала дизельного двигателя обычно лежит в пределах 100…3000 мин –1 , у некоторых моделей достигает 4500 мин –1 . Увеличение частоты вращения ограничивается временем, необходимым для смесеобразования и сгорания топлива. В дизелях не возникает детонации, поэтому диаметр цилиндров практически не ограничен (например, в судовых двигателях достигает 1 м). Удельная масса на единицу мощности составляет от 3 до 80 кг/кВт (от 2 до 60 кг/л.с.). Повышение к.п.д. двигателя и его экономичности – основная задача для конструкторов сегодня.

Дизельные двигатели являются подходящими для использования турбонагнетателей с приводом от выхлопных газов или механического наддува. Использование турбонагнетателя (турбокомпрессора) на дизельных двигателях увеличивает не только отдачу мощности и к.п.д. двигателя, но и уменьшает содержание вредных примесей в отработавших газах вследствие лучшего сгорания топлива.

Экономичный, тяговитый, надежный дизельный двигатель лучше всего подходит для спецтехники, промышленных машин и механизмов.

Наиболее частые неисправности дизеля появляются обычно в системах подачи горючего и его инжекции в камеры сгорания, а потому ремонт дизельных двигателей чаще всего сводится лишь к регулировке или ремонту топливной аппаратуры. Капитальный ремонт производят по мере износа элементов поршневой и кривошипно-шатунной групп.

На мощной отечественной спецтехнике широко применяются дизели ЯМЗ производства Ярославского моторного завода «Автодизель». Многим хорошо знакомы серии ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ЯМЗ-240. Двигатели серии ЯМЗ-236 устанавливают на грузовые автомобили, автобусы, гидравлические экскаваторы до 4-й размерной группы, сельскохозяйственные тракторы и комбайны и др. Более мощными ЯМЗ-238 комплектуют самосвалы, мощные погрузчики, мощные грейдеры, бульдозеры, гидравлические экскаваторы выше 4-й размерной группы, сельскохозяйственные и путевые машины и многое другое. А всем известные карьерные самосвалы БелАЗ грузоподъемностью до 42 т оснащали двигателями серии ЯМЗ-240.

Потребителями двигателей марки ЯМЗ являются МАЗ, БелАЗ, МоАЗ, МЗКТ, КрАЗ, УралАЗ, ЗИЛ, БАЗ, ЛАЗ, КЗКТ, ИЗТМ, ЧЗПТ («Промтрактор»), Кировский завод, Ростсельмаш, Красноярский комбайновый, Воронежский и Ковровский экскаваторные, Муромский и Людиновский тепловозостроительные, Ивановский крановый заводы, Челябинский завод дорожных машин и многие другие машиностроительные предприятия. Сегодня многие из этих производителей предлагают в качестве опции оснащать собственную технику импортными двигателями Cummins. Можно утверждать, что Cummins и «Автодизель» сегодня явные конкуренты.

Компания Cummins основана в США в 1919 г. Мощные дизели Cummins всегда отличались высоким качеством, хорошими рабочими характеристиками, надежностью и длительным ресурсом. Они соответствуют всем мировым стандартам, что гарантирует их надежность и долговечность даже в особо тяжелых условиях эксплуатации. Конечно, двигатели Cummins опережают по определенным показателям двигатели ЯМЗ. Cummins более экономичны, удельный расход топлива у них ниже, удельная мощность более высокая. Однако ремонт американского дизеля намного более затратный, как и проведение технического обслуживания.

Для тяжелых машин созданы двигатели Cummins ISX мощностью 450…565 л.с. Двигатели серии имеют сертификат EPA (Environmental Protection Agency – Агентство по охране окружающей среды). В работе двигателей ISX задействован принцип рециркуляции (EGR) охлажденных отработавших газов в целях сокращения вредных выбросов. При этом двигатель не теряет мощности и не увеличивается расход топлива. В двигателях ISX турбокомпрессор с изменяемой геометрией предотвращает эффект «запаздывания» при нажатии на педаль «газа», придает двигателю моментальную акселерацию.

В стандартной комплектации Cummins ISX оборудованы системой контроля и регистрации параметров работы двигателя Fleetguard®. Первый профилактический осмотр в стационарных условиях для ISX установлен 56 328 км, а для двигателей мощностью 450…475 л.с. – 40 234 км. Дополнительно может быть установлена более дорогая и продвинутая система очистки масла CENTINEL™.

Читайте также:  Кто какое масло льет в двигатель шеви нивы

Диапазон мощности двигателей Cummins ISM – 280…450 л.с. Это наиболее надежные и экономичные двигатели в линейке компании, и она намерена продвигать ISM в Европе и Австралии, так как двигатели полностью соответствуют экологическому стандарту Euro 3. Двигатели серии ISM были разработаны специально «под» компрессионную систему торможения двигателем.

Серия Cummins ISL – это надежные дизели мощностью 310…330 л.с., их в основном устанавливают на средний грузовой транспорт. Двигатели этой серии значительно легче, чем ISM и ISX, несколько отличаются по форме и конструкции, а также известны как самые «тихие». Их комплектуют турбокомпрессором HX40 с регулируемым выпускным трактом. При этом обеспечивается максимальный крутящий момент на низких оборотах и высокий прирост мощности на высоких. Предусмотрено принудительное охлаждение цилиндров. В стандартной комплектации дизели ISL поставляют с сепаратором топлива и системой дополнительной очистки моторного масла. Компания Cummins не планирует подгонять ISL под стандарт Euro 3 и Euro 4, это двигатель только для Северной Америки.

В широкой гамме производимых компанией двигателей значительную нишу занимают двигатели для спецтехники и карьерных машин. В России уже знакомы с двигателями QSK19, QSX15, КТТА 19, QSC 8.3, QSB5.9, М11. Типичный двигатель для тяжелой тракторной техники – 6-цилиндровый рядный четырехтактный дизель Cummins КТА19-C440 с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха: диаметр цилиндра и ход поршня – 159х159 мм, рабочий объем двигателя – 18,85 л, мощность – 279 кВт (380 л.с.) при 1775 мин –1 . Здесь используются топливный насос c системой «Сентри» с регулированием момента впрыска и соотношения количества топлива и воздуха, с всережимным электронным регулятором частоты вращения, системы двойной очистки масла с полнопоточным и обводным фильтрами, жидкостно-масляные теплообменники для охлаждения масла двигателя и масла трансмиссии. Система охлаждения дизеля закрытого типа с принудительной циркуляцией жидкости. Антикоррозионный фильтр системы охлаждения очищает охлаждающую жидкость и увеличивает ресурс двигателя. Пусковая система электрическая на 24 В. Управление двигателем осуществляется электронной педалью.

Важнейшим преимуществом для российского рынка является способность двигателей Cummins работать на дизельном топливе среднего качества с относительно высоким содержанием серы, что зачастую становится одним из решающих факторов при закупке техники в регионах, где дизельное топливо низкого качества, а это буквально убивает высокотехнологичные импортные дизели.

Источник

Удельный расход топлива дизельного двигателя от чего зависит

©Дмитрий Рок (aka rokkk)

Если спросить об удельном расходе технически грамотного человека, то он легко сможет привести определение, рассказать, как его подсчитать и каковы единицы измерения. Однако, даже профессионалы двигателепонимания, двигателедиагностики и двигателепересторойки далеко не все имеют в голове чёткое представление о применяемости этого параметра, не говоря уже о новичках.

Для начала, для тех, кто совсем не в курсе, приведу официальное определение (из Википедии):

« Удельный расход топлива — единица измерения, используемая в грузопассажирских перевозках и обозначающая расход единицы топлива на единицу мощности на расстояние в один километр или в час (или секунду) — например − 166 г/л.с.ч.»

Классическая методика нагрузочных испытаний на моторном стенде (в ходе которых и определяются удельные расходы) состоит в следующем:

  • Двигатель выводится в определённую рабочую точку на обороты n=const и нагрузку L 1 =const. (Для простоты понимания будем нагрузку определять по положению дросселя.)
  • В этой рабочей точке меняют подачу топлива с фиксацией часового расхода и крутящего момента на валу двигателя. Естественно, что при уменьшении топливоподачи уменьшается момент.
  • Для каждой полученной точки считают удельный расход:
    ge = Gt / Ne, где:
    ge – удельный расход топлива, гр/(л.с.*ч);
    Gt – часовой расход топлива, гр/ч;
    Ne – мощность, л.с
  • Переходят на другое положение дросселя L 2 =const при тех же оборотах n=const и повторяют испытания, и т.д. снимая всё семейство точек по нагрузкам для данных оборотов.

По полученным точкам строят графики:

На графике вполне очевидно прослеживается точка минимального удельного расхода для каждой нагрузки. Остается только соединить эти точки огибающей.

Всё вышеизложенное повторяют для других фиксированных оборотов.

Данное определение (абсолютно правильное) и данная методика (тоже замечательная), к сожалению, не дают простому человеку чёткого представления, для чего это всё нужно. Создаётся впечатление, что данные исследования представляют чисто академический или статистический интерес. Люди предпочитают пользоваться понятиями часового (кг/ч) или эксплуатационного (л/ 100 км) расхода, как интуитивно понятными, когда речь идёт об экономичности автомобиля. Попробую сделать интуитивно понятным параметр «Минимальный удельный расход топлива».

Начнём от печки. С законов сэра Исаака Н. Очевидно, что для того, чтобы автомобиль двигался по дороге с постоянной скоростью, Va сила, толкающая автомобиль (F) должна быть равна по величине и противоположна по знаку силам, которые не хотят, чтобы автомобиль толкали (сопротивление воздуха, сопротивление качению колёс, трение в трансмиссии и т.д.) Обозначим их Fс (сила сопротивления движению).

Читайте также:  Дизельный двигатель плохо заводится дымит причина

Если пересчитать силу F через радиус колеса и передаточные отношения трансмиссии, то получим крутящий момент (Мкр) на валу двигателя. Кстати, водитель, манипулируя педалью газа, фактически подсознательно стремится управлять именно моментом (а не обогащением или наполнением, про которые он при движении просто не помнит), придерживаясь желательной для него скорости движения или ускорения при разгоне (торможении).
Теперь вернёмся обратно на моторный стенд. Именно на нём мы сможем воочию увидеть крутящий момент. Только пользоваться мы будем не описанной выше классической методикой снятия нагрузочных характеристик. Для наглядности воспользуемся методикой, которую в дни моей молодости преподали мне дедушки отечественного впрыска, светлой памяти Лисицын Александр Иванович и Коганер Валентин Эдуардович. (Может быть, сейчас такой метод используется повсеместно, не знаю). Суть в том, что при постоянных оборотах (n=const), которые поддерживает стенд, мы держим постоянной не нагрузку L (как мы договорились – положение дросселя), а крутящий момент Мкр.

Выглядит это следующим образом: предположим, что мы собираемся ехать со скоростью Vа 1 , что соответствует оборотам n 1 и, для данных дорожных условий, силе F 1 или моменту Мкр 1 .

Вот их и воспроизведём на стенде.

  • Выставляем n = n 1 и выбираем открытие дросселя и подачу топлива для получение момента Мкр 1 .
  • Фиксируем все параметры двигателя, в том числе и часовой расход топлива, в журнале.
  • Уменьшаем топливоподачу. Момент, соответственно, падает. Но мы приоткрываем дроссель до тех пор, пока момент не вернётся в величину Мкр 1 . Что же получается? Ту же самую величину момента мы имеем при меньшей топливоподаче. А ещё меньше можно? Проверяем:
  • Ещё уменьшаем расход топлива, опять доводим дросселем момент до Мкр 1 . Имеем ещё меньший расход топлива при данном моменте. Обратите внимание: ключевые слова здесь – «при данном моменте». Т.е. мы говорим уже не просто о часовом расходе топлива, а о расходе топлива, отнесенном к конкретному крутящему моменту. Т.е. об удельном расходе топлива. То, что в размерности удельного расхода топлива присутствуют «лошадиные силы», а мы говорим о «ньютоно-метрах», не имеет никакого значения: мощность – это тот же момент, умноженный на обороты, которые, кстати, мы в ходе эксперимента не меняем.
  • Продолжаем экспериментировать с топливоподачей.

Понятно, что этот процесс имеет предел: в какой-то момент времени мы просто не сможем поддержать крутящий момент нужной нам величины. Но мы добились главного: нашли тот минимальный расход, при котором двигатель выдаёт нужный нам результат.

Дальше всё аналогично. Выберем себе другой Мкр = Мкр 2 . Вроде как едем с той же скоростью, но в гору (или с горы). Найдём там минимальный удельный расход. И так далее. Очевидно, что максимальный для данных оборотов момент мы получим при полностью открытом дросселе и вполне определённой (богатой, конечно) топливоподаче, изменить которую в меньшую сторону без потери момента мы не сможем (собственно, изменение в большую сторону тоже приведет к уменьшению момента). Это будет точка внешней скоростной характеристики. Но мы не будем расстраиваться, а перейдем к другим оборотам (скоростям автомобиля) и повторим для них все испытания.

В результате мы получим целую поляну регулировочных характеристик с известными удельными расходами топлива (среди которых будут и минимальные) в координатах «обороты-момент». Остается только выбрать, хотим ли мы в данной точке иметь минимальный удельный расход или готовы пожертвовать экономичностью в угоду другим задачам. Оптимальной работе нейтрализатора, например (α = 1 ).

Всё вышесказанное должно внести ясность в понятия «динамичная/экономичная прошивка». Какой смысл на частичном дросселе богатить смесь для получения максимального момента, если тот же момент можно получить при большем положении заслонки, но при меньшем расходе топлива? Понятно, что динамика автомобиля далеко не определяется статическими режимами, о которых тут идет речь, и которые конечно будут корректироваться на барабанах и на полигоне. Но базой для расчёта динамических режимов служат именно они.

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно справочно – информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями, описанными в части 2 на стр. 437 Гражданского Кодекса Российской Федерации.

Источник

Adblock
detector