Принцип работы газопоршневой электростанции: Газопоршневая электростанция: принцип работы

Содержание

Газопоршневая электростанция: принцип работы

Газопоршневая генераторная станция — это востребованное в промышленности силовое оборудование, которое может на время заменить основной источник электроэнергии или же обеспечить постоянное автономное электроснабжение. От газового электрогенератора могут запитываться электроприборы, инструменты, освещение, насосы, станки и многое другое.

Особенности газопоршневых генераторов

В газопоршневой установке превосходно сочетается доступность топлива, высокая производительность и экологичность. При работе силовое оборудование не выделяет столь большого количества вредных веществ, как дизельный или бензиновый генератор. Электростанция, работающая на газу, эффективна, и полностью окупает себя: при неполадках с электроснабжением производство, процессы в мастерской, да и просто комфортная жизнь в частном доме будут обеспечены в обычном режиме.

Газопоршневые электростанции считаются более энергоэффективными и экономичными по сравнению с бензиновыми и дизельными моделями.

Они также экологичны и получили длительный срок службы: разница с аналогами составляет до 30%. Также они удобны при использовании в жилом доме или закрытом помещении: производят немного шума, к тому же при работе выделяют минимум вредных продуктов сгорания.

Высокий КПД в энергоустановках газопоршневого типа достигается за счёт технологии тригенерации, делающей их одновременно универсальными. Ведь помимо электроэнергии, генераторные установки производят горячую воду для нужд горячего водоснабжения или пар для систем отопления, а при необходимости они могут использоваться в качестве охлаждающих воду или воздух установок — достаточно установить дополнительное абсорбционное оборудование.

Как работает газопоршневой электрогенератор

Даже простейшая газовая электростанция обязательно комплектуется жидкостной системой охлаждения, представляющей собой закрытый контур с охлаждающим радиатором. Одной из особенностей газовых электростанций на двигателях внутреннего сгорания стало выделение тепловой энергии, объёмы которой больше, чем объёмы генерируемого электричества.

Поэтому их относят к теплоэлектростанциям — ТЭЦ, обеспечивающим потребителей как электричеством, так и горячей водой для бытовых или производственных нужд.

Принцип работы газопоршневого генератора следующий:

  1. Газообразное топливо подаётся под давлением по топливопроводу к камерам сгорания двигателя.
  2. Необходимый для приготовления топливовоздушной смеси воздух нагнетается в систему турбокомпрессорами, а перед попаданием в камеры сгорания сжатый компрессором воздух охлаждается в интеркулере.
  3. Топливовоздушная смесь сгорает в камерах сгорания двигателя, приводя в движение коленчатый вал газового ДВС.
  4. Крутящий момент от двигателя передаётся на электрогенератор, который, вращаясь, вырабатывает электроэнергию.
  5. Система охлаждения двигателя попутно вырабатывает большое количество тепла.

Принцип работы газопоршневой электростанции аналогичен схеме работы дизельных энергоустановок — отличие заключается в типе основного топлива. Газопоршневые установки значительно мощнее, универсальнее, технологичнее и включают в комплектацию множество инженерных систем:

  • топливоснабжения и дымоудаления;
  • маслоснабжения и вентиляции;
  • пожарной и рабочей автоматики;
  • пожаротушения;
  • тепломеханики.

Газопоршневые электрогенераторные установки традиционно применяются для организации автономного электро- и теплоснабжения на удалённых объектах или в случаях, когда невозможно подключение к централизованным сетям.

Виды топлива для газовых электростанций

В зависимости от конкретной модификации, газопоршневая электростанция может эксплуатироваться на нескольких типах топлива:

  • Природном газе. Превосходный выбор для газифицированных районов — для работы достаточно подключить силовую станцию к газовой магистрали.
  • Сжиженном газе. Учитывая производительность газопоршневых электростанций и низкий расход топлива, для обеспечения их беспрерывной эксплуатации потребуется организация вместительного газгольдера.
  • ПНГ — попутном нефтяном газе. Его используют обычно в нефтегазодобывающих районах. Его применение требует тщательной настройки топливного оборудования генераторной установки.
  • Биогазе — одном из перспективных и недорогих видов топлива. Обычно для минимизации транспортных затрат газовые генераторные установки на двигателе внутреннего сгорания монтируются непосредственно в местах добычи биогаза — мусорных полигонах;
  • Неподготовленном попутном газе. Аналогично ПНГ, неподготовленный газ требует тонкой настройки топливной системы газовой электростанции. Иначе неизбежно снижение общего срока службы станции.
  • Свалочном газе. В основе этого газа лежит метан, который, как и магистральный газ, обеспечивает высокую производительность генераторной установки.

При выборе газопоршневой генераторной установки нужно заранее выбрать конкретный тип основного топлива. Невзирая на то, что перенастроить на газ другого типа можно электростанцию любой модели, неверный изначальный выбор газо-топливной смеси приведёт к повышению затрат, связанных с пуско-наладочными работами.

Как выбрать газопоршневой генератор

При выборе силового оборудования нужно учесть ряд моментов:

  1. Мощность генераторной установки. Для коттеджа или загородного дома достаточно генератора мощностью 10–15 кВт — они компактные и недорогие. Для крупных производственных площадок походят газопоршневые электростанции на 600 кВт и более — при расчёте учитывается, чтобы суммарная мощность потребителей составляла 35–60% от мощности генераторной установки.
  2. Тип топлива. Если на объект подведён магистральный газ, то лучше остановиться на нём в качестве основного топлива — это более безопасно для двигателя и эффективно экономически.
  3. Функции попутного горячего водоснабжения или отопления. Поскольку газовая энергоустановка на ДВС с турбонагнетателем — это ТЭЦ в миниатюре, её применение позволяет одновременно решить все вопросы с жизнеобеспечением объекта.

Промышленная газопоршневая электростанция от 600 кВт и более — это идеальное и экономически оправданное решение для организации автономного энергоснабжения в режиме 24/7 и одновременного отопления объекта.

Возможно, Вас также заинтересует статья про газопоршневые электростанции: особенности и обзор моделей.

Принцип работы и область применения газопоршневых электростанций

Газопоршневой двигатель внутреннего сгорания благодаря компактным габаритам и широкому диапазону выходных мощностей идеально подходит для электрогенераторов, предназначенных для организации автономного основного, резервного или аварийного электропитания жилых, строительных и производственных объектов. Газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на базе газопоршневого ДВСА, являются комплектными генерирующими агрегатами, которые вырабатывают не только электрическую, но и тепловую энергию.

Виды газопоршневых генераторов

В зависимости от рабочего режима и видов вырабатываемой энергии ГПЭС делят на 2 типа:

  • Когенерационные. Такие станции вырабатывают два вида энергии – электрическую и тепловую. Это наиболее распространенные устройства, общее КПД которых составляет до 90 %.
  • Тригенерационные. Эти агрегаты помимо электроэнергии и тепла вырабатывают холод. В холодное время года их используют для отопления помещений, а в теплое – для их кондиционирования.

Для бесперебойного функционирования газопоршневой электростанции могут использоваться следующие виды топлива:

  • газы, при сгорании которых выделяется значительное количество тепла, – пропан, бутан, факельный газ;
  • природный магистральный, сжиженный газ;
  • газ с малым содержанием метана и низкими детонационными характеристиками;
  • попутный нефтяной газ;
  • промышленные газы – коксовый, пиролизный, шахтный.

Особенности конструкции ГПЭС на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания

Поршневые газогенераторы могут иметь открытое исполнение, при котором все узлы агрегата расположены на раме, или закрытое, которое предполагает наличие всепогодного шумозащитного кожуха.

Бесперебойную и безопасную работу ГПЭС обеспечивает комплекс инженерных систем: снабжения топливом и маслом, удаления дыма, вентиляции, утилизации тепловой энергии, электромеханики, связи, автоматики, контроля, сигнализации.


Принцип работы газопоршневых электростанций

ГПЭС когенерационного типа функционируют по следующему принципу:

  1. Топливо поступает в цилиндрическую камеру сгорания, в которой оно сжимается поршнем и воспламеняется.
  2. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, приводит в движение коленвал газопоршневого ДВС. Цикл работы ДВС обычно четырехтактный.
  3. Вращающийся коленвал передает движение через специальную муфту генератору электрического тока. При вращении ротора с обмоткой в магнитном поле статора происходит выработка электроэнергии.
  4. Выработанная электроэнергия поступает через кабельные линии на генераторное распределительное устройство (генераторную ячейку).
  5. Во время выработки электроэнергии высвобождается значительное количество тепла, которое снимается с дымовых газов и нагретого масла с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов. Вода, нагретая за счет этого тепла, циркулирует по замкнутому контуру и выполняет функции теплоносителя в отопительной системе объекта. Неиспользованное попутное тепло сбрасывают в атмосферу.

Высококачественные газопоршневые электростанции, при работе которых используются турбонаддув и двухступенчатое охлаждение, имеют электрический КПД около 45 %. На 1 кВт вырабатываемой электроэнергии затрачивается всего 0,22 м3 газа.

Преимущества использования ГПЭС

Популярность генерирующих агрегатов на основе газопоршневых ДВС обеспечивают следующие эксплуатационные преимущества:

  • высокий коэффициент полезного действия, минимальное количество сопутствующих энергопотерь;
  • сохранение рабочих характеристик в неблагоприятных условиях окружающей среды, при резких температурных перепадах;
  • экологичность – работа газопоршневых электрогенераторов сопровождается малым количеством вредных выбросов;
  • наличие автоматизированной системы, защищающей агрегат от перегрева, и других защит;
  • длительный эксплуатационный период.

Установка ГПЭС, подобранной под конкретные характеристики объекта, позволяет значительно снизить затраты на его энергоснабжение. Компактные характеристики этих установок и экологичность позволяют устанавливать их на обслуживаемом объекте или в непосредственной близости от него, благодаря чему отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих опор, прокладке линий электропередач, использовании мощных трансформаторов.

Сферы применения газопоршневых электростанций

Благодаря комплексной выработке электрической и тепловой энергии, ГПЭС широко используются в отдаленных районах, в которые сложно провести коммуникационные системы, области их применения:

  • жилищно-коммунальное хозяйство;
  • промышленные предприятия;
  • предприятия по добыча угля, нефти и газа;
  • насосные станции, котельные;
  • в качестве резервного и аварийного энергетического оборудования – медицинские учреждения, аэропорты и другие объекты, в которых важны бесперебойность электропитания.

Агрегаты комплексной выработки тепловой и электрической экономически выгодно устанавливать в торговых комплексах и на других коммерческих объектах, в общественных учреждениях.

Газопоршневые установки. Газопоршневые электростанции. Устройство, принцип действия, топливо


Что представляет собой газопоршневая установка

В этой жизни самое главное быть независимым. При этом, под независимостью понимается не только автономное ведение бизнеса (будучи единственным руководителем), финансовая независимость, но и полная автономия от неприятностей в сфере работы коммунальных спецслужб, а именно — внезапного отключения электрической энергии.

Отметим, быть независимым от отключения электрической энергии сегодня является возможным. Для этого всего лишь нужно установить ГПУ (газопоршневая установка) на своем предприятии и получить надежный, резервный источник питания. Собственно, по своей структуре, ГПУ представляет собой очень мощный двигатель внутреннего сгорания, КПД которого настолько высок, что он может сравниваться с мини-ТЭЦ, обеспечивающей работу некоторых районов.

В целом, сама газопоршневая установка, сконструирована таким образом, что работать с ней может даже необученный техник. Однако чтобы понять полностью весь спектр преимуществ ГПУ, нужно детально узнать принцип ее работы, чем мы, собственно, и займемся в этой статье.

Принцип работы газопоршневой установки

Итак, газопоршневые генераторные установки, работают следующим образом:

  1. Подача газового топлива. В качестве источника энергии для газопоршневой установки может использоваться газ. Однако, это не только обыденный для нас пропан. ГПУ, например, может использовать любой природный газ, факельный, коксовый, попутный и другие разновидности. Кроме того, при наличии специального перерабатывающего завода, ГПУ может работать от метана, который, в больших количествах, выделяют мусорные свалки.  
  2. Переработка в энергию. Газ, который поступает в систему, попадает в двигатель внутреннего сгорания, который, благодаря поршневой системе, вырабатывает электрический потенциал, возбуждающий работу генератора переменного тока. Двигатель внутреннего сгорания должен иметь не только систему непрерывной подачи воздуха (требуется для работы поршней), но и иметь возможность непрерывно использовать холодную воду для охлаждения. Так работают все, как большие агрегаты, так и газопоршневые установки малой мощности. Единственное, что хочется заметить, так это тот факт, что не все ГПУ умеют вырабатывать электрический ток. Некоторые из них могут вырабатывать тепло и отапливать большие помещения дешевой тепловой энергией. Что касается работы двигателя, отметим, что он обязательно должен иметь систему отвода газов, в которой должен быть предусмотрен шумопонижающий механизм. Есть системы, в которых сжигание попутного нефтяного газа в газовой электростанции, контролируется не только водой, но и специальной охлаждающей жидкостью.
  3. Выход энергии переменного тока. Энергия переменного тока может быть получена с генератора. Как известно, принцип работы электрогенератора очень прост — он преобразует механическую энергию двигателя, в электрическую, посредством сил электромагнитной индукции. В конструкции генератора газопоршневой установки предусмотрена система защиты, понижающая коммутационный ток оборудования, а также сглаживающая синусоиду тока так, что она ничем не отличается от синусоиды электрического переменного тока из розетки в вашем доме.

Подводя итог этой статьи, отметим, что для работы данного типа оборудования очень важно наладить систему выхода горячей воды. Как правило, на небольших предприятиях, расположенных вдали от водоема, делают специальные резервуары, в которых вода остывает, а затем снова поступает в работу.

albatros02.ru

Газопоршневые электростанции, установки ГПУ, генераторы и двигатели

Газопоршневые установки

Газопоршневые генераторные установки (ГПГУ) представляют собой конструкцию из газопоршневого двигателя и синхронного генератора, размещенных соосно на одной общей раме. Как правило, агрегаты поставляется укомплектованной системами охлаждения, впуска воздуха, выхлопным коллектором, панелью управления, системой подачи топлива, системой пуска и т. д. Электростанции на базе ГПГУ служат для постоянного энергоснабжения потребителя в течение длительного промежутка времени (нескольких лет или даже десятков лет) и требуют коротких остановок лишь для планового сервисного обслуживания и ремонта. Обычно это составляет не более 1,5-2% от времени эксплуатации.

Основные отличительные особенности:

Электрический КПД может достигать 50%, в то время как КПД (эл.) газотурбинных установок или микротурбин не превышает 35-37%. Поэтому, если для Вас приоритетным является выработка электричества, то использование ГПГУ будет предпочтительным. Известно, что на производство 1 кВт электрической энергии газопоршневая генераторная установка расходует на треть меньше газа, чем агрегат с турбинным приводом.

Оборудование, по сути, является двигателем внутреннего сгорания (ДВС), использующим в качестве топлива газообразное топливо. Для эксплуатации и технического обслуживания требуется высококвалифицированные инженеры.

Большинство генерирующего оборудования изготавливаются на заказ. Производители стараются учесть предполагаемые условия эксплуатации (высота над уровнем моря, средняя температура, состав газа, давление газа и т.д.). Обычно невозможно купить устройства нужной спецификации сразу со склада. Цикл изготовления жестко регламентирован производителем и обычно составляет 7-8 месяцев. Установки с газотурбинным приводом изготавливаются в 1,5 — 2 раза дольше.

Для работы обычно не требуется компрессор топливного газа, а у некоторых производителей, двигатели могут работать на давлении газа 0,2 бар.

Большинство производителей регламентируют наработку до первого капремонта в 50 000 — 60 000 моточасов. Некоторые агрегаты большой мощности требуют капитального ремонта через 120 000 часов эксплуатации. Допускается проведение до 3 капитальных ремонтов. Таким образом, средний срок эксплуатации составляет 25-30 лет.

Капитальный ремонт может быть проведен на месте эксплуатации оборудования без перемещения агрегата на площадку завода-изготовителя или дилера. ROLT power systems осуществляет продажу ЗИП и инструмента для технического обслуживания.

КПД в малой степени зависит от температуры окружающего воздуха. В то время как КПД турбины начинает существенно снижаться уже при 300 С.

  •  — Высокий электрический КПД
  •  — Простая и понятная конструкция
  •  — Время изготовления
  •  — Работа на газе низкого давления
  •  — Высокий ресурс
  •  — Капитальный ремонт на месте эксплуатации
  •  — Слабая зависимость от температуры внешней среды

Стоимость газопоршневых генераторов

Одним из главных конкурентных преимуществ является сравнительно низкая стоимость. Цена в большой степени определяется ее мощностью. Как правило, производители энергетического оборудования оперируют параметром «стоимость установленной мощности». Для оценки этой стоимости можно воспользоваться следующими данными:

  • для ГПЭС — 400-600 $/кВт;
  • для турбин – 800-1200 $/кВт;
  • для микротурбин – 1500-2000 $/кВт.

Данные цифры получены опытным путем и не учитывают затрат на приобретение дополнительного инженерного оборудования, пэкидж, логистику, шеф-монтажные и пусконаладочные работы.

Для оценки полной стоимости реализации проектов, просим направить свой запрос в удобной для вас форме на электронный адрес [email protected] или заполнить заявку (опросный лист). Наши специалисты в течение 1,5-2 часов направят в Ваш адрес технико-коммерческое предложение (ТКП) в четком соответствии с вашим техническим заданием. В ТКП подробно описаны:

  •  — Устройство электростанции:
  •  — Основные инженерные системы;
  •  — Электрическая и тепловая схема;
  •  — Габаритный установочный чертеж и т.д.

Коммерческая часть, в том числе:

  •  — Объем и условия поставки;
  •  — Сроки поставки и сроки действия предложения;
  •  — Гарантийные обязательства.

Если Вы испытывайте сложности при оформлении заявки на изготовление, позвоните по телефону 8 800 775 06 95 (бесплатно по России) и наши инженеры проведут подробную консультацию по процедуре заказа энергетического оборудования под маркой ROLT.

www.roltpower.ru

Газопоршневые электростанции. Устройство, принцип действия, топливо

Газопоршневая электростанция (ГПУ) или теплоэлектростанция представляет из себя электрогенератор, который приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, работающим на природном газе.

Кроме выработки генератором электроэнергии ГПУ также производит тепло за счет охлаждения двигателя, которое может быть использовано в производственных целях, а может просто выбрасываться в атмосферу.

В случае если двигатель, приводящий генератор в действие не является газовым, а работает на дизельном топливе, то подобная станция называется дизель-генераторной установкой (ДГУ).

Благодаря применению газопоршневой или дизель-генераторной установки можно обеспечить независимость объекта от центральных электро- и теплосетей.

ГПУ мощностью от 88 кВт до 4 МВт и полный комплекс работ предлагает российский производитель тепловых электростанций ООО «ПКТ» — www. ooopkt.ru. В результате сотрудничества вы получите готовую к работе установку полностью соответствующую вашим потребностям.

Другими преимуществами установок являются их высокий КПД, экономичность вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость (особенно на промышленных объектах) с высоким потреблением электроэнергии, низкие эксплуатационные расходы.

К минусам же можно отнести высокую стоимость оборудования. Подобные проблемы, зачастую решают приобретая теплоэлектростанции, газопоршневые установки и дизель-генераторы в лизинг или привлекая кредитные средства.

Принцип работы газопоршневой установки

В камерах двигателя, работающего на газу, в процессе работы сгорает топливо, а полученная энергия вращая коленчатый вал двигателя передает вращение на вал генератора, который, в свою очередь, вырабатывает электроэнергию.

Когенерация в газопоршневых установках

Когда выделяемая тепловая энергия используется для отопления помещений, горячего водоснабжения или других производственных нужд газопоршневая установка называется когенерационной.

Тригенерация в ГПУ

Если не использовать в теплое время года тепловую энергию, выделяемую электростанцией, можно использовать абсорбционную технологию для получения холода для кондиционирования помещений объекта.

Для преобразования тепла в холод используются абсорбционные охладители (чиллеры).

Альтернативное топливо для газопоршневых электростанций

Кроме природного газа двигатели электростанций могут работать и на других видах топлива: пропан, бутан, попутный природный газ, коксовый, древесный, пиролизный газы, газы мусорных свалок и сточных вод.

Преимущества газопоршневых электростанций

Локальная выработка электроэнергии позволяет избежать потерь при транспортировки дорогой энергии на объект, которые могут составлять до 28%.

При использовании блочно-модульного варианта установки ГПУ можно использовать несколько установок вместо одной мощной и более экономично и эффективно регулировать их работу, увеличивая общий ресурс работы и экономя ресурсы.

Производители газопоршневых электростанций

Готовые комплексные установок предлагают многие производители оборудования. Двигатели же для газопоршневых электростанций выпускают несколько крупных мировых компаний: MWM (Германия), LiebHerr (Германия), Tedom (Чехия), CAT (США), Cummins (США), Daewoo (Корея) и д.р.

www.vseznaniya.ru

что из себя представляют, принцип действия, где применяются

Прежде всего отметим, данной информацией поделились с нами специалисты компании ООО «КВАНТ Сервис» с сайта kvantservis.ru, также они обещали ответить на все вопросы наших читателей, чтобы задать вопрос и узнать на что способны профессионалы, перейдите по ссылке. Малая энергетика становится все более востребованной. Основой малой энергетики является процесс когенерации. Он заключается в одновременном производстве двух видов энергии – тепловой и электрической. Для того чтобы процесс когенерации имел более завершенные формы разработаны когенерационные установки. Они бывают 3 видов:

  1. Основанные на работе газопоршневого двигателя.
  2. Работающие на основе паровых турбин.
  3. Дизельные установки.

На данный момент наиболее эффективными и экономически выгодными являются газопоршневые установки.

Устройство

Как и любая когенерационная установка, газопоршневая имеет несколько основных блоков:

  • 1 блок представляет собой первичный двигатель. Это и есть поршень, который работает первоначально с источником энергии.
  • 2 блок – электрогенератор. С его помощью происходит преобразование энергии двигателя в электроэнергию.
  • 3 блок – система утилизации тепла. Принцип работы этой системы заключается в использовании энергии, состоящей из энергии горячих газов. Строение теплоутилизатора напрямую зависит от вида топлива.
  • 4 блок – система контроля и управления установкой. Состоит из датчиков, рычагов управления.

Автоматизированная работа всех основных составляющих когенерационной установки позволяет добиться КПД равного 90%.

Принцип работы

В качестве основного топлива в таких установках используется газ, также существует возможность использования биогаза. Принцип работы установки заключается в возможности преобразования газа в электроэнергию и теплоэнергию. Выработка тепла и электрической энергии осуществляется одновременно. В этом и заключается главное достоинство газопоршневых установок. Такой принцип работы позволяет сделать процесс выработки энергии более эффективным и дешевым.

Всю систему работы установки условно можно разделить на несколько этапов.

  1. этап. Подача газа в топливную систему.
  2. этап. Подача воздуха в турбонагнетатель.
  3. этап. Охлаждение воздуха и подача в топливную систему.
  4. этап. Соединение газа с воздухом, образование воздушно-топливной массы.
  5. этап. Сгорание топлива. На этом этапе происходит выработка электроэнергии за счет вращения генератора двигателем.
  6. этап. Сбор тепловой энергии. Она состоит из нагретого в процессе работы выхлопного газа, а также нагревания жидкости, предназначенной для охлаждения.
  7. этап. Применение полученной энергии. Электрическая энергия применяется по своему прямому назначению. Тепловая может использована для системы отопления.

Газопоршневая установка вырабатывает больше тепла, чем электроэнергии. Таким образом, та энергия, которую обычные электростанции просто выбрасывают в атмосферу, в газопоршневых установка не только сохраняется, но и утилизируется и преобразовывается в полезную энергию, необходимую для человека. При этом количество потерянной энергии снижается с 40% до 5-10%.

Достоинства и недостатки

К основным преимуществам относятся:

  • Высокая эффективность и производительность.
  • Минимальные затраты на приобретение установки и топливо.
  • Вместительные топливные камеры, малочувствительные к качеству топлива.
  • Автоматическая работа, работа в автономном режиме, быстрый запуск.
  • Возможность объединения нескольких установок для больших производственных помещений.
  • Надежность основных комплектующих, долговечность.
  • Ремонт и замена деталей достаточно просты.
  • Компактные размеры, широкий модельный ряд.
  • Возможность производства установок в соответствии с пожеланиями заказчика по размерам, виду и качеству топлива.

К недостаткам газопоршневых когенерационных установок можно отнести:

  • Невысокую мощность одной установки. Гораздо выгоднее использовать несколько машин в общем режиме.
  • Выработку шума низкой частоты при работе.
  • Потребность в охлаждении установки при отсутствии применения выработанной энергии.

В целом, можно сделать вывод, что применение когенерационных установок данного вида экономически более целесообразно. Если производить сравнение газопоршневых установок с турбинными и дизельными можно отметить несколько ключевых моментов:

  1. Самый высокий КПД электрической энергии.
  2. Устойчивость к условиям работы. При изменениях давления и температуры, КПД газопоршневых установок менее остальных подвержен изменениям.
  3. Поршневой двигатель выдерживает различные условия работы. Его запуск и остановку можно производить неограниченное количество раз. При этом старт в работе происходит за минимальное время – пару минут.
  4. Долгий срок службы, до нескольких десятков тысяч рабочих часов.
  5. Минимальные затраты при проведении ремонта.
  6. Минимальные затраты на топливо.
  7. Экологическая безопасность. Газопоршневые турбины выделяют в атмосферу в 2 раза меньше углекислого газа и других вредных веществ.

    Области применения

    Газопоршневые установки необходимы для снабжения самых различных объектов двумя видами энергии – электрической и тепловой. В основном они применяются.

    1. Для дополнения уже существующих систем электро- и теплоснабжения.
    2. Обеспечение энергией домов и небольших производственных помещений. Объединение нескольких газопоршневых установок в единую сеть позволяет увеличить количество вырабатываемой энергии в несколько раз.
    3. Применяются при проведении строительных и ремонтных работ, работе в шахтах.
    4. Используются в качестве дополнительного или резервного источника энергии в сферах повышенной необходимости для жизнедеятельности человека – здравоохранение, образование, транспортные коммуникации, сфера связи.
    5. Промышленные установки являются более мощными и используются для обеспечения энергией крупных заводов и целых населенных пунктов.

    Газопоршневые установки необходимы в условиях постоянных нарушений в подаче электричества. При их применении можно забыть об отсутствии энергии, темноте и холоде. Благодаря своей универсальности они получили свое второе название миниэлектростанции. Использование когенерационных газопоршневых установок позволяет сделать жизнедеятельность человека независимой от перебоев в электроснабжении, а также сэкономить средства на оплату и выработку энергии.

    www.stroyservice.ru

    Газопоршневые электростанции, установки и их особенности

    Система выработки электроэнергии, принцип функционирования которой основывается на использовании газопоршневого двигателя в сочетании с турбонаддувом, стартера и зарядного генератора называется газопоршневой электростанцией (ГПЭ).

    Конструктивные особенности газопоршневых электростанций

    Стандартная комплектация подобной установки также предусматривает наличие механизма управления редуктором, системы охлаждения, в которой используется водяной радиатор. В результате высокой эффективности подобные агрегаты пользуются спросом, как для энергоснабжения дачных домиков, так и целых поселков, удаленных производственных комплексов. Это позволяет и широкий диапазон мощностей ГПЭ – от 20 кВт до 2 МВт.

    • Вид топливаЧаще всего используются природный или нефтяной сжиженный газ, а в более современных установках – даже мусорный или биогаз. Хотя более популярны универсальные модели, которые могут функционировать и на жидком топливе – газодизели.
    • Конструкция двигателяЭтот модуль обязательно комплектуется системой программируемого управления, благодаря чему повышается его КПД, практически полностью сгорает топливо и снижается объем вредных выбросов в окружающую среду. Это существенно снижает себестоимость вырабатываемой электроэнергии.
    • Номинальная нагрузкаКамеры сгорания газопоршневых установок не позволяют снижения нагрузки ниже 30% от номинала. Несоблюдение этих рекомендаций является критичной для продолжительности срока эксплуатации ГПЭ.

    Схема работы газопоршневых электростанций

    Преимущества газопоршневых установок
    • Газопоршневые электростанции превосходно адаптированы к ситуациям с кратковременной эксплуатацией и частыми запусками, а также прекрасно переносят резкие перепады температурного режима.
    • Низкая стоимость обслуживания, что снижает эксплуатационные издержки.
    • Различное исполнение электростанции, которая может представлять собой и блочно-модульную конструкцию.
    • Продолжительность функционирования за счет конструктивных особенностей не имеет ограничений.
    • Наличие модулей электронного управления позволяет производить старт ГПЭ посредством компьютера из диспетчерского пункта. Туда же выводятся и параметры работы установки.
    • На рынке газопоршневых электростанций присутствуют модели и отечественных производителей, что увеличивает не только адаптацию агрегатов к местным условиям эксплуатации, но и их ремонтопригодность.
    Недостатки газопоршневых установок
    • Необходимость использования более сложной системы отвода отработанных газов в сочетании с фильтрами и катализаторами. Это объясняется применением моторного масла, сгорание которого повышает содержание в выхлопах вредных веществ.
    • Высокая скорость двигателя становится причиной возникновения вибрации, что следует учитывать при монтаже газопоршневой установки: использование дополнительных опор

    Статьи по теме:

    Остались вопросы? Мы поможем Вам сделать правильный выбор!

    www.gasteplo.ru

    Газопоршневые установки

    Сердцем мини-ТЭЦ являются электрогенерирующие установки. В нашем случае – газопоршневые электроустановки(ГПУ). От выбора оборудования зависит многое – стоимость, надежность, стоимость обслуживания, простота и удобство эксплуатации. ГПУ является достаточно технологичным решением и представляет собой газовыйпоршневой двигатель внутреннего сгорания жестко совмещенным с электрогенератором на общей раме.

    ГПУ могут работать на газах различных типов:
    • Природный газ Пропан
    • Факельный газ
    • Газ сточных вод
    • Биогаз
    • Газ мусорных свалок
    • Коксовый газ
    • Попутный газ

    Основным назначением работы ГПУ является выработка электроэнергии (а также когенерация и тригенерация). Себестоимость произведенного при помощи газовой электростанции кВт может быть в 2 и более раз ниже себестоимости сетевой электроэнергии. Электрические КПД газопоршневых установок, в зависимости от мощности установки и производителя разнятся и колеблются от 35 до 42 %. Вторичным продуктом, делающим применение газопоршневых установок еще более выгодным, является использование тепла, выделяемого в процессе работы двигателя (когенерация). Это позволяет довести КПД использования топлива (газа) до 80-90%. Газопоршневые двигатели действуют по принципам Отто и Миллера и являются надежными и простыми в эксплуатации решениями. Кроме того прекрасную ремонтопригодность газопоршневых установок и простоту технического обслуживания обеспечивает отточенная годами конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания. Мощности газопоршневых установок колеблются от десятков кВт до десятков МВт.

    Оптимальными по КПД и удельной стоимости являются электростанции от 100 до 2000 кВт. Именно поэтому, если потребность объекта в электроэнергии составляет, скажем 4 МВт, лучше установить на объект 2 ГПУ по 2 МВт, чем одну большую. По ряду технических причин рекомендуется «разбивать» требуемую мощность на еще большее количество установок.Особенностью газопоршневых двигателей является то, что конструкционные особенности камеры сгорания не позволяют установкам работать при нагрузке менее 30% от номинала. В случае возникновения угрозы работы установок в режиме недогруза (т.е. при работе на нагрузке менее 30%), рекомендуется провести ряд мероприятий для увеличения нагрузки (установка дополнительных потребителей, установка резистивных потребителей и т.п.). Данный момент является критичным для установок большой единичной мощности. Например, установки в 2 МВт единичной электрической мощности должны быть постоянно загружены на 600 кВт. При применении на таких мощностях двух установок единичной мощностью по 1 МВт минимальная допустимая нагрузка снижается до 330 кВт.

    Несколько электростанций обеспечат более надежную работу системы – в случае выхода одной из станций на ТО объект не останется без источника электроснабжения, как было бы в случае установки одной ГПУ. В случае падения нагрузки на объекте менее половины от суммарной максимальной мощности в случае установки двух электростанций одна из них отключается, в то время, как при одной станции она продолжает работать.

    Такой вариант:
    • Экономит моторесурс установок
    • одна работает, одна нет и суммарно они прослужат дольше, чем одна большей мощности.
    • Это приведет к экономии на техническом обслуживание.
    • Снижает потребление газа
    • больший двигатель требует больше газа для работы, нежели меньший.
    • Увеличивает КПД использования топлива.

    Есть несколько вариантов расположения электростанции, у каждого есть свои параметры и требования:Контейнер – в одном контейнере размещается только одна электростанция. Ориентировочные габариты контейнера для электростанции мощностью 1 МВт — 6000 х 2300 х 2700 + место под выхлопную трубу (площадка примерно 2*2 м) + по необходимости, дополнительные станции понижения/увеличения давления газа. Контейнер должен быть отдален от других строений на определенное расстояние (определяется при проектировании), обычно 5-20 м. Мини-ТЭЦ на базе контейнерны электростанций состоит из нескольких контейнерных блоков.

    Отдельно стоящее здание. Здание должено быть отдалено от других строений на определенное расстояние (определяется при проектировании), обычно 10-20 м.

    Пристроенное помещение. Пристройка с установками должна быть отделена от основного здания техническим помещением, в котором постоянно отсутствуют люди (помещение может быть как в самой пристройке, так и в основном здании). Установка в помещении (основном здании) Помещение с установками должно быть отделено от остальных помещений техническими помещениями (как по бокам, так и на этаж выше) в котором постоянно отсутствуют люди. Располагаться в подвальных и полуподвальных помещениях мини-ТЭЦ не может.

    Закрытое Акционерное Общество «Теплогазинжиниринг», ЗАО «ТГИ»отопление, вентиляция, водоснабжение, МИНИ-ТЭЦ, газопоршневые установки. полный спектр услуг, от проектирования до монтажа «под ключ». 410012, Россия, город Саратов,улица Челюскинцев, д. 182, оф. 1 т./ф.: +7 (8452) 26-55-16 т./ф.: +7 (8452) 50-58-88схема проезда и дополнительная информация

    www.tgi-group.ru

    Как сравнивать газопоршневые установки — Аналитика

    Данный материал предназначен специалистам, перед которыми стоит задача — провести сравнение электростанций двух и более различных производителей, каждый из которых предлагает свои стандарты и правила сравнения. Исследование не отвечает на вопрос о том, какой же из производителей лучше, однако с помощью опубликованных стандартов и подходов можно найти наиболее приемлемый вариант для каждого отдельно взятого объекта.

    Часть первая — сравнение производителей разных категорий

    На рынке газопоршневых установок присутствуют предложения совершенно разного уровня исполнений. Перед тем, как начинать анализ цен на оборудование, необходимо понимать, к какой категории качества и уровня относится то или иное решение. Ни один потребитель не заинтересован в приобретении «голой» газопоршневой электростанции, в первую очередь любого заказчика интересует комплексное решение, включающее основное и вспомогательное оборудование, и именно о таких решениях пойдёт речь.

    Группа №1 — «родная» заводская сборка

    В настоящее время существует лишь несколько заводов, производящих комплексные решения, начиная непосредственно от газового двигателя. В такие решения включены и газопоршневые электростанции, и дополнительное оборудование, системы утилизации тепла, управление, охлаждение — словом всё то, что необходимо для работы объекта в целом. Таких заводов не так уж и много — Jenbacher, Siemens, MWM, Wartsila и некоторые другие. Именно такие компании имеют наибольший опыт в производстве комплексных решений, так как они производят их с самого начала, с газового двигателя, и наилучшим образом понимают все нюансы работы оборудования. Именно они больше всего заботятся о качестве своих решений и самых позитивных отзывах от конечного заказчика.

    Группа №2 — Сторонние пакетировщики

    Европейские компании, которые перекупают двигатели или генераторные установки у указанных выше заводов и доукомплектовывают их на своё усмотрение. Кроме перекупки двигателей эти компании оказывают услуги пакетирования тем заводам, которые могут производить двигатели, но не имеют опыта или возможности делать полноценное решение, например, Doosan, Caterpillar, Perkins. На наш взгляд продукция этой группы уступает по качеству «родной» заводской сборке. Кроме этого нужно учитывать, что в один день пакетировщик покупает одни двигатели, а в другой — иные. Ожидать полноценной поддержки и наличия запчастей, наверное, не стоит. Рассматривая продукцию этой категории отдельно нужно учесть, что существует два типа газопоршневых двигателей:

    1. Двигатели, изначально разработанные для работы на газу
    2. Двигатели, переделанные из дизельных двигателей, путем замены системы воспламенения и подачи топлива.

    Группа №3 — Российские сборщики

    Самая спорная категория. К сожалению, в России ряд интеграторов покупают газопоршневые двигатели сомнительного происхождения — БУ или восстановленные. Далее по своему усмотрению собирают вокруг них комплексную теплоэлектростанцию на любом, по своему усмотрению, оборудовании. В ход могут идти китайские комплектующие или устройства, снятые с других электростанций. Нам известны случаи, когда клиент только после поломки ГПУ, купленной у Российского интегратора, узнавал о том, что двигатель уже был в ремонте и является восстановленным.

    Казалось бы, такая большая разница делает невозможным сравнение электростанций разной категории между собой. Однако это не так — разделив стоимость на показатель качества, можно определить «приведенную цену». К примеру первую категорию разделить на 100%, вторую — на 85% а третью — на 70%. И производить сравнение уже «приведенных» цен, отражающих не только фактическую стоимость оборудования, но и учитывающих «поправку на качество».

    Часть вторая — сравнение в одинаковых условиях

    Правило №1 — сравнение расхода топлива при одинаковой калорийности

    Проводя сравнение любых производителей, на второе место выходит такой вопрос как расход газа (на первом, естественно, остаётся вопрос стоимости). Однако следует помнить, что газообразное топливо в зависимости от региона и условия поставки может иметь разную калорийность. Соответственно, чем выше калорийность (теплотворная способность) газа, тем меньший объем этого газа потребуется на производство 1 кВт*ч электроэнергии.

    Калорийность газа (традиционно измеряется в килокалориях), внутренняя энергия и его теплотворная способность (традиционно измеряется в мегаджоулях) жестко связаны по формуле:

    1000 kcal = 4.1868 MJ = 1.163 кВт*ч

    Это означает, что 1 нм3 газа с калорийностью 1000 kcal содержит в себе 4,1868 мегаджоулей энергии, или 1,163 кВт/ч.Пропорциональным образом выясняем, что 1 нм3 газа с калорийностью 8000 kcal содержит в себе 33,4944 MJ энергии, или 9,304 кВт/ч.

    Внутренняя энергия 1 нм3 этого газа, равная 9, 304 кВт*ч, показывает, что если 1 нм3 этого газа (с калорийностью 8000 kcal) сгорает в камере сгорания газопоршневой электростанции, чей электрический КПД которой равен 39%, то в результате производится

    9,304 * 0,39 = 3,6286 кВт*ч

    Таким образом, на производство 1 кВт *ч в электростанции с электрическим КПД 39% из газа с калорийностью 8000 kcal (или с теплотворной способностью 33,5 МДж)  тратится:

    1 / 3,6286 = 0,2755 нм3 газа.

    Как видно, зависимость между калорийностью газа (его теплотворной способностью) и расходом газа всегда имеет прямую зависимость — чем выше калорийность, тем ниже расход топлива. Имея только часть значений, например, только КПД электростанции, можно определить её расход на газе с любой калорийностью, что в свою очередь позволит провести сравнение в одинаковых исходных данных по топливу.

    Правило №2– полный КПД — полный «Эффект»

    Газопоршневые электростанции использующиеся для кратковременной работы в качестве резервного источника можно прекрасно использовать без дополнительных затрат на установку системы утилизации тепла (когенерации), так как стоимость этой системы не окупиться за счет редкого использования электростанции. В  электростанциях, предназначенных для постоянной работы ситуация другая.

    Вне зависимости от желания владельца, газопоршневая электростанция будет производить тепловую энергию, так как топливо детонирует (сгорает) в камере сгорания. Это бесплатное тепло может сэкономить значительные средства, которые были бы затрачены на производство того же самого количества тепла в котельной.

    Сравнивать электростанции только по электрическому КПД не правильно, так как электростанции производят не только электричества. Производить сравнение можно и нужно по сумме факторов — КПД электрическому и КПД тепловому. При проведении технико-экономического обоснования в обязательном порядке следует учитывать утилизируемое тепло, так как только при таком построении энергоцентра его окупаемость наступит скорее.

    Пример:Электростанция А имеет КПД 41%, а электростанция В — 39,5% (разница 1,5 %). Однако полный КПД электростанции А составляет 87,5%, тогда как у второго участника сравнения полный КПД на 3% выше, и составляет 90,5%. 

    Правило №3 – быть реалистом

    Одинаковая цена и одинаковый расход газа не делает электростанции одинаковыми. Существуют ещё такие параметры как ресурс и стоимость технического обслуживания. К примеру, если отечественная газопоршневая электростанция стоит в два раза дешевле чем импортная, а её ресурс в семь раз меньше (8000 моточасов против 60 000), то наверное, её цена не совсем актуальна. За тот же срок владения отечественную придётся поменять несколько (явно больше двух) раз.

    Техническое обслуживание, то есть ежедневные затраты, являются не менее важными, чем первоначальная стоимость. Очень часто можно видеть, как электростанция с более дорогими запасными частями «проедает» всё своё преимущество, достигнутое за счет меньшей цены, всего лишь за первый год эксплуатации. Если же производитель не предоставляет подробных затрат на сервис, вместе с подробной программой обслуживания, то это должно вызывать определённую настороженность у квалифицированных сотрудников, проводящих технико-экономическое сравнение. Подробное сервисное обслуживание должно учитывать:

    • Стоимость запасных частей, включая НДС и таможенную очистку
    • Затраты на регулярную смену масла*
    • Затраты на угар масла **
    • Затраты на работы обслуживающего персонала ***

    * Следует помнить, что некоторые производители лукавят, указывая максимальный интервал замены масла, который в реальности будет снижен в полтора-два раза.

    ** Количества масла на угар варьируется, в среднем,  от 0,2 до 0,5 гр./кВт*ч для импортный производителей.

    *** Самостоятельное обслуживание газопоршневой электростанции может обойтись значительно дороже, чем периодическое привлечение профессионального персонала за счет того, что самостоятельное обслуживание требует не только обучения на заводе-изготовителе, получения допусков и обладания программным обеспечением, но и покупки дорогостоящего специализированного инструмента (в том числе, дорогостоящие газоанализаторы, мультиметры, осциллографы, пирометры и т.д.).

    www.esist.ru

    Газопоршневой двигатель Custoku

    Газопоршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания, изготовленный для работы на магистральном газе(метане). Газовый двигатель работает тише и имеет больший ресурс наработки на отказ.

    Использование газопоршневых двигателей

    В цилиндрах тепловая энергия преобразуется в механическую энергию вращения, которую используют для вращения вала электрического генератора для выработки электричества. Мотор и электрогенератор могут быть легко соеденены вместе в газопоршневой агрегат. В электростанции агрегат крепится на раме и оборудуется пультом управления установкой. Это образует газопоршневую установку.

    Режимы работы газопоршневых двигателей

    Оптимальный режим работы для газопоршневого двигателя это 50 — 90% от номинала (номинальной нагрузки). В этом режиме мотор меньше изнашивается и КПД достигает максимума. При такой нагрузке газопоршневая электростанция имеет запас для скачка нагрузки, угар масла достигает минимума и масло реже требует замены, это повышает общую экономическую эффективность примененения. Нагрузка не должна повышаться сразу на 100%, нагрузка подключается поэтапно. В тоже время агрегат не должен работать при нагрузке менее 25%. Это учитывают при проектировании газопоршневой электростанции и подборе количества и единичной мощности газопоршневых установок. Газопоршневой двигатель может работать как на магистральном газе(метане), так и на сжиженном газе(смесь пропана и бутана). Перенастройка топливной аппаратуре занимает минимальное время и легко настраивается на попутный газ, генераторный газ или на биогаз.

    Система когенерации тепла

    При работе газопоршневого агрегата часть энергии газа выделяется в виде тепловой энергии, которую можно использовать. Тепло от выхлопных газов и тепло системы охлаждения собирают с использованием специальной когенерационной установки, называемой системой утилизации тепла. Система когенерации позволяет нагревать жидкость до температуры 80-95 градусов. Сначала теплоноситель (чаще всего это вода) попадает в водяной теплообменник типа Вода-Вода, где греющей средой является антифриз двигателя. Далее теплоноситель подется в газовый теплообменник типа Газ-Вода, где греющей средой является выхлопные газы. Газоми вода нагревается до окончательной температуры.

    Газопоршневой двигатель в сборе

    Газопоршневой двигатель представлен на рисунках №1, №2 и №3. На рисунках отмечены детали и агрегаты.

    Система зажигания газопоршневых двигателей

    В системе зажигания используется принцип искрового зажигания электрической свечой. Использование сильно обедненной газовоздушной смеси значительно сокращает выбросы и повышает эффективность газового двигателя. Для управления зажиганием используется программируемый контроллер систем приготовления и воспламенения топлива.

    Моторное масло для газопоршневых двигателей

    Масло в газовом двигателе используется минеральное с вязкостью 15W40. Рекомендуемое масло от производителя: TOTAL LMG-405 или Mobil Delvac super GEO. Замена масла осуществляется каждые 500 рабочих часов.

    Характеристики газопоршневых двигателей

    Характеристики разных моделей сильно отличаются в зависимости от фирмы производителя. Основные параметры: мощность, надежность, наработка до капремонта, стоимость оборудования и стоимость обслуживания. Подобрать газопоршневую установку с определенным двигателем можно здесь.

    Обслуживание газопоршневых двигателей

    Когда вы думаете приобрести ли генераторную установку — встает вопрос стоимости обслуживания электростанции».
    Конечно это зависит от многих факторов:

      1. мощность установки;
      2. количество установок;
      4. кто будет проводить сервисные работы: сервисная служба или самостоятельно.
    Для самостоятельного обслуживания Вам обязательно пригодится график обслуживания и каталог основных запчастей.

    Газопоршневые  электростанции  ГПЭС,дизельные электростанции ДЭС

                ГПЭС и ДЭС  используются  для  децентрализованного  электроснабжения потребителей,  изготовливаются из  силовых агрегатов  Caterpillar  являются эталоном качество электрической энергии и надежности в эксплуатации.  Производитель готов предоставить длительную гарантию,  до 6 лет на выработку электроэнергии, что немаловажно для надежности и окупаемости  при реализации  энергетических проектов. ГПЭС и ДЭС   имеют жесткую  рамную конструкцию,  при единичных  мощностях  до  2500 КВТ могут быть транспортированы к месту эксплуатации  обычным транспортом по дорогам общего пользования.

                 Принцип работы газопоршневой  электростанции ГПЭС  и ДЭС заключается  преобразовании механической энергии газового или дизельного  двигателя  в электрическую энергию,  посредством  генератора,  размещенного с двигателем на одном валу.  ДЭС используют  любые марки  имеющегося  дизельного топлива (Diesel Fuel), а   ГПЭС используют в качестве топлива  практически любой горючий  газ,  в том числе газ сетевого качества  CNG (Compressed  Natural  Gas),  попутный нефтяной газ LPG  (Liquified Petroleum Gas), свалочный газ   Biogas .

    Виды топлива для ГПЭС.

    Топливные системы газопоршневых двигателей.

    Системы охлаждения ГПЭС.

     

    Основные топлива.

              Топлива,  используемые сегодня в двигателях внутреннего сгорания, состоят из углеводородов,   источником которых являются нефтегазовые или чисто газовые скважины. Природный газ сетевого качества, наиболее часто используемый  вид топлива из всех нефтяных газов,  состоит в основном  из метана в количестве определенный государственными и отраслевыми стандартами. Газ нефтегазовых скважин  включает в себя   Ch5 и  углеводороды более высокого порядка парафинового ряда.

             Теплота сгорания углеводородного сырья определяется  количество энергии  выделяемым  во время сгорания  каждого из его компонентов  в присутствии необходимого количества кислорода (воздуха). В случае использования любого углеводорода  в качестве топлива в двигателе внутреннего сгорания,  одним из продуктов сгорания будет являться вода. Причём  её количество будет различным для различных видов углеводородного топлива.

               Многие топлива  включая природный газ, газ вторичной переработки, газ из органических отходов и так далее,  могут эффективно использоваться в газовых двигателях но требуют  для себя различных степеней сжатия и  установки угла опережения зажигания, подбора специальной топливной системы. Некоторые виды углеводородных смесей  могут быть вообще не пригодны  для использования в газопоршневых электростанциях ГПЭС.

     

    Детонационная стойкость.         

                  Для определения пригодности для поршневых двигателях одним из первых был применён метод определения детонационной стойкости,   где вклад от каждого компонента, учитывался в соответствии с процентным  молярным объемом его  содержания,  умноженным  на число детонационной стойкости.

                    В  настоящий момент  каждый разработчик/производитель  газопоршневых двигателей имеет  свою методику определение детонационной стойкости неизвестного газообразного топлива. Подобные проверки на детонационную стойкость,  является обязательным условием при заказе установки, ведь в случае ошибки двигатель  будет работать в ненормальном  режиме. Воспламенение топливной смеси в камерах сгорания будет происходить от сжатия, и мы услышим характерный стук, напоминающий удар  молотка по железному основанию.  Мы обладаем несколькими программами  расчета метанового числа и,  с удовольствием,  поможем вам выбрать двигатель для работы на смеси углеводородов.

               Для  общего представления, метановые индекс или число, величина безразмерная и  для некоторых составляющих углеводородных газов принимает следующие значения: метан -100,  этан -44,  водород -0. Как вы видите в таблице, каждый горючий газ для полного сгорания своего объема  требует определенный объем воздуха. Количественное  отношения газа и воздуха для полного сгорания является  стехиометрическим  воздушно-топливным соотношением  или химический корректным. Для всех топливных газов  необходим небольшой лишек воздуха  для  полного сгорания, сверху корректного воздушно топливного отношения.

     

    Стандартный вид топлива.

                Природный газ. Состав  природного газа на выходе постоянно меняется  по мере добычи, от скважины к скважине, от пласта к пласту. Природный газ, в своем начальном состоянии, получаемый из нефтегазовых скважин часто называют попутным нефтяным газом ПНГ или жирным газом. Термин жирный газ говорит о наличии или отсутствии  в его составе жидких углеводородов   бутана, пентана  и  т. д.,  имеющих большую калорийность при сгорании. Для транспортирования газа по газотранспортным сетям жидкие фазы удаляются, и мы получаем сухой газ. Содержание энергии в природном газе  передаваемом по трубопроводам определяется содержанием в смеси метана, этана и пропана  в молярных или объемных процентах.

    Сернистый нефтяной газ.

           К сернистым  относят нефтяной газ  с высоким содержанием  соединений серы более  10 ppm ,  в основном это сероводород h3S,  и меркаптаны. Нейтральные нефтяные газы,  —  это топливо  с низким содержанием серы менее 10 ppm,  которые могут  использовать в  двигателе генераторной установки без дополнительной обработки  или  изменения в конструкции двигателя. На графике key.ru показан максимальный допустимый уровень сероводорода, при любых обстоятельствах,  однако  его использование потребует определённых,  более дорогих параметров эксплуатации и соответствующего графика технического обслуживания.

     

            Сернистые газы,  используемые в качестве топлива, даже при небольших концентрациях серых вызовут коррозию внутренних деталей и поверхностей двигателя, поверхности теплообмена турбокомпрессора и масляного теплообменника. Настоятельно рекомендуется очищать сернистый газ перед использованием в газовом двигателе ГПУ  до уровня сероводорода да сетевом газе. Для защиты двигателя уровень сероводорода  в нефтяном газе можно понизить химически активными фильтрами, сорбентами,  реактивными растворами или, в последнее время,  мембранами. Содержание серы на уровне всего  10 ppm   в топливном газе, сократит пробег двигателя установки  до планового ремонта в два раза.

    Снизить негативное влияние сернистого газа можно следующими мероприятиями:

    1. Поддерживайте температуру охлаждающей жидкости на выпуске на максимально возможном уровне +98 С
    2. Поддерживайте температуру масла в поддоне картера на уровне минимум +93С
    3. Регулярно проверяйте качество масла, чтобы замечать любые проблемы с ними и бороться
    4. Используйте масло с высоким общим щелочным числом.
    5. Запускайте двигатель на нейтральном газе и переводите его газ сернистый после достижения рабочих температур, остановку производите в обратном порядке.
    6. Используйте принудительную вентиляцию картера двигателя.

     

    Газ из органических отходов.

               Свалочный газ. На  городских свалках  с  годами  образуются большие объемы газа, по причине  биологического разложение всех видов  органических отходов. Такой газ получают  бурением скважин и установкой перфорированных труб, его можно откачивать,   фильтровать использовать в коммерческих целях. Для получения свалочного газа свалка должна содержать смешанные твердые бытовые отходы жизнедеятельности человека , при минимальном количестве строительного  мусора. Полигон твердых бытовых отходов  должен иметь  содержать от  1 млн. тонн отходов при глубине их слоя от 15 и более метров.

     

    Влияние топлива на работу двигателя внутреннего сгорания.

                 Как мы исследовали ранее,  топливные газы это всегда смеси состоящее из нескольких газов , каждый из которых для полного сгорания требует  определенный объем воздуха. Каждой газ сгорает в присутствие соответствующего объема кислорода,   вырабатывает определённое количество тепла. Газопоршневые  двигатели вырабатывают энергию пропорциональную  низшей теплоте сгорания НТС топлива .  Для определения номинальные мощности любого двигателя без турбо наддува  сравнивают низшую теплоту сгорания имеющегося топливо с величиной НТС топлива, использованного для тестирования установки  изготовителем на заводе.

            Для двигателей с  турбокомпрессором,  плотность воздушно топливной смеси повышается от   ее сжатия. Это процедура повышает расход топлива и делает смесь более калорийный. Использование турбокомпрессора для низкокалорийных топлив, должно подтверждаться отдельным расчётом производителя.

                 Программа расчёта метанового индекса числа. Результатом  расчётов программы является  метановое  число, которое  однозначно свидетельствует о возможности использования расчётного газа для  той или иной установки. Кроме этого программа рассчитывает калорийность топлива , низшую НТС и высшую ВТС теплоту сгорания,  объём воздуха требуемый  для сжигания объёма газа, стехиометрическое отношение,  отклонение параметров выходной мощности от номинала, дерейтинг мощности при использовании низкокалорийных газов и произвольных газовых смесей.

    Детонация газопоршневой электростанции ГПЭС.

               Металлический стук в цилиндрах,  при работе двигателя называется детонации. Детонация существенно сокращает срок службы двигателя из-за огромных температурных и механических напряжений. Детонация имеет место при сгорании топливной смеси в локализованных зонах,  либо при преждевременном воспламенение от  другого источника, чем свеча и  перед воспламенением свечи. Эту проблему сгорания топливной смеси необходимо учитывать  и избегать  при конфигурации двигателя,  при наладочных работах на конкретном топливе.

           Настоятельно рекомендуем исследовать режимы работы  ГПЭС при  постепенном и резком наборе и снижении мощности,  работу в зоне  максимальных нагрузок, рассмотреть все возможные переходные режимы.

                Тенденцию топливной смеси к  детонации,  можно  определить его метановым числом,  которое указывает на высокую или низкую детонационную стойкость. Чем выше число , тем больше стойкость, и наоборот.

              Так называемые нефтегазовые  генераторные установки, изготовлены с низкой степенью сжатия топливной смеси 8:1, выдают потребителю номинальную мощность уже при метановом индексе топлива в  более 30. Генераторные установки на высококачественный сетевой газ работают в диапазоне  метановых  чисел от 100 до 80, степень сжатия таких двигателей 11:1, 12:1.  

           Такие конструктивные решения  связаны с тем, что различные смеси углеводородного сырья могут допускать различные степени сжатия перед тем, как они самовоспламеняться и  дадут ощутимый стук в рабочем состоянии под нагрузкой. Такая степень сжатия называется критической, в таблице она  указана  для наиболее распространенных газов.  Данные были получены в ходе лабораторных испытаний при заданных условиях и могут чем-то отличаться от степеней сжатия в вашем случае.

    Установка угла опережения зажигания.

              Необходимая величина угла опережения зажигания публикуется в руководствах по техническому обслуживанию и  запуску газопоршневых двигателей.  Максимальное давление в камере сгорания возрастает по мере увеличения угла опережения зажигание,  чрезмерное увеличение угла опережения зажигания является тенденцией к детонации,  увеличивает  одновременно давление и температуру в камерах сгорания. Детонация имеет тенденцию к проявлению при высоких нагрузках,  в переходных периодах  —  в момент её снижение или  увеличения.

    Температура воздуха на входе.

           Детонация также происходит когда температура топливовоздушной смеси превышает температуру воспламенения, поэтому  повышение температуры воздуха на входе увеличивает возможность повышение температуры смеси,  вызывающий детонацию. Это объясняет неудовлетворительную работу двигателей на каком-либо топливе в летние месяцы, даже если  зимой такие проблемы не проявлялись. Газовый двигатель имеет тенденцию к снижению мощности при повышении температуры воздуха на входе, это объясняется низкой плотностью получающейся смеси.

    Воздушно-топливное отношение.

             Когда воздушно-топливное  отношение близко химически корректному отношению кислорода и топлива,  достигается оптимальные условия сгорания. Обедненная или обогащенная  смеси снижают  вероятность детонации. Предпочтительнее использовать обедненные  смеси, имеющие излишек кислорода в выхлопных газах,  который  обеспечивает полное сгорание топлива,  давая  его минимальный  расход. Этот факт также снижает тепловую нагрузку на двигатель и повышает пределы отсутствие детонации.

             Использование обогащенных топливом смесей имеет преимущество  при использования в газопоршневой установке работающей в островном режиме, где важна приемистость механизма и высокий вращающий момент. Расход топлива в этом случае будет повышенным и возрастет вероятность неполного его сгорания, что может закончиться  к массовому образованию сажи, перегреву и аварийной остановке.

    Токсичность выхлопных газов.

              К  методам сжигания,  используемые многими компаниями для ограничения токсичности выхлопных газов на их газовых двигателях,  относят  обедненное  сжигание. Сильно обедненная воздушно-топливная смесь  подается в камеру сгорания, излишек  воздуха снижает температуру  сгорающего газа. Избыток воздуха снижает токсичность выхлопных газов за счет ограничения образованием окислов азота.

              Практически очень важно поддерживать постоянное воздушно-топливное  отношение,  чтобы сохранять выбросы от двигателя на минимальном уровне.  В общем  случае вид   и  качество топлива не оказывают существенного влияния на токсичность выхлопных газов.

                 Изменения  в теплоте сгорания  или  в температуре  поступающего топлива,  могут существенно влиять на уровне токсичности выхлопных газов двигателей, которые не имеют контроль за  воздушного топливным-отношением. Газы вторичной переработки, генераторные газы и газы нефтегазовых скважин  существенно отличаются по теплоте сгорания и требуют строгого контроля  за своим использованием в газопоршневых электростанциях.

     Изменения теплоты сгорания.

          Изменения теплоты сгорания в топливной смеси будут вызывать изменения  воздушно-топливного  отношения,  необходимого для контроля токсичности выхлопных газов на безопасном уровне. Карбюраторная система  приготовления топливной смеси  рассчитана на поддержание постоянного воздушно-топливного  отношения,  на основе объемный соотношений в момент смешивания. Такое эталонное отношение характерно для определенной  рабочей точки нагрузки генераторной установки. Любое изменение теплоты сгорания топлива приведет к нарушению соотношения и  изменит уровень токсичности выхлопных газов.

               Если поставщик газа подает потребителю для отопления и приготовления пищи газовые смеси различного состава, для ГПЭС такой маркетинговый подход  может  закончиться увеличением токсичности выхлопных газов и необходимости провести дополнительную регулировку карбюратора.

    Температура топлива.

                Изменение температуры топлива может изменить уровень токсичности выхлопных газов конкретного двигателя , потому что карбюраторы газовых двигателей впрыскивает топливо в поступающий воздух на основе их объёмный отношений. Температура топлива влияет на его плотность и приводит  к изменению его объема и воздушно-топливного отношение. Увеличению плотности топлива  фактически означает увеличение его фактического количества в данном объеме топливной смеси. Если  топлива будет больше присутствовать по массе, то это приведет к обогащению воздушно топливной смеси.

     

                Для поддержания практически постоянный токсичности выхлопных газов двигателя необходимо использовать топливную систему оборудованную  системой автоматического управления соотношением топливо воздух,  в данном случае исполнительным органом будет карбюратор с управляемым потоком или коэффициентом смешения.  Обращаем ваше внимание особо на загрязняющие примеси, которые могут попадать в линию подачи воздуха для сгорания например  хлор , соединение содержащие серу, соединения галогенов, общий уровень механических частиц и их  фракции . Указанных случаев конечно же следует по возможности избегать.

              При низких температурах углеводородные  газовые смеси могут  конденсироваться частью своих жирных составляющих и попадать в двигатель.Наличие жидкой фазы, капельной жидкости,  влажность на грани конденсации недопустимы в топливе.  Если у вас всё же присутствуют в топливе жидкие фазы мы рекомендуем удалить их их :  

    1. Путем повышения температуры топлива
    2. Установкой коалесцирующего фильтра  
    3. Использованием влагопоглощающих  жидких или твердых реагентов.

             Напоминаем,  что попадание жидкости в двигатель приведет к серьезной его аварии.

    В качестве примера разберем один из способов борьбы с детонацией газового двигателя.

               Коррекция угла опережения зажигания, как вы заметили на графиках электронной системы  управления газовым двигателем, несущественно влияет на уменьшение детонации, однако во многих практических случаях ее ограничение на  3 уровне является лостаточным для длительной эксплуатации установки. Детонация на уровне 2 единиц является наиболее приемлемым режимом работы ГПЭС, но достижима на природном газе с высоким метановым числом более 80.

                                         

     

                      Для ответа на вопрос, какая генераторная установка мне нужна, необходимо  знать:

    1. Состав  имеющегося горючего газа и его давление.
    2. График электрических нагрузок потребителя существующий и планируемый.
    3. Решение  по поводу того,  где  планируется  ее установить.
    4. Планируете работа  электростанции  совместно с другими генераторными установками  или с сетью.

                   Мы в кратчайшие время подберем для вас оптимальный  вариант энергоснабжения вашего объекта, транспортируем ГПЭС  на место эксплуатации, запустим и выдадим электрическую энергию в ваши сети. 

                   Отвечаем сразу на ваш вопрос о стоимости  вашей электроэнергии, в первом приближении она составит 45-50%  стоимости 1 м3 топливного газа , в расчете на 1 КВт/ч  электрической  энергии  и  25 -30  % стоимости 1 м3 топливного газа , в расчете на 1 КВт/ч  электрической  энергии  и тепловой энергии при совместном их получении. Готовые  к подключению электростанции могут быть укомплектованы различными системами управления и защиты, от ручного  управления  до самых высоких степеней автоматизации.    Скачать на опросный лист

    Энергокомплексы на базе дизельных электростанций ТСС

    Группа компаний ТСС – крупнейший отечественный производитель дизель-генераторных установок, портативных бензиновых и дизельных генераторов, блок-контейнеров и других направлений продукции, предлагает эффективное и выгодное решение: энергокомплексы ТСС (далее энергокомплексы), состоящие из нескольких, синхронизированных дизель-генераторов или газопоршневых установках, работающих параллельно на общую нагрузку.

     Комплексные решения ТСС позволяют решать вопросы электроснабжения как малых, так и крупных объектов потребителей различной категории электроснабжения. Опыт проектирования, разработки и производства дизельных генераторных установок и энергокомплексов, накопленный ГК ТСС за более чем 20 лет работы в России, позволил вывести на рынок мощные, синхронизированные и автоматизированные энергокомплексы и электростанции, позволяющие обеспечить весь, возможный диапазон потребностей в сфере малой энергетики России.

    Современные энергокомплексы ТСС, строящиеся на дизельных генераторных установках или газопоршневых электростанциях, значительно расширяют диапазон возможного применения техники малой энергетики, позволяя наращивать мощность и надёжность основных и резервных источников электропитания до десятков мегаватт. Дизельный энергокомплекс позволяет гарантировано обеспечить потребности любых объектов в электроэнергии и обеспечить резервирование необходимых мощностей для промышленных предприятий практически любого масштаба.

    Состав энергокомплексов ТСС

    Энергокомплекс включает в себя, как правило, от 2 до 16 генераторных установок, объединённых в единую, синхронизированную энергетическую сеть, посредством автоматики, построенной на специальных контроллерах таких производителей как ComAp, Smartgen и других. Интеграцию отдельных генераторных установок в единую, синхронизированную энергетическую систему можно производить на любом этапе эксплуатации, что позволяет наращивать мощности поэтапно, распределяя ввод новых установок по времени. В состав синхронизированных энергокомплексов могут включаться дизельные генераторные установки или газопоршневые электростанции, различной мощности и конструктивного исполнения, выполненные на двигателях разных производителей. В зависимости от региона базирования и местных условий, дизельные генераторные установки и газопоршневые электростанции могут поставляться в открытом исполнении (для установки в подготовленном помещении заказчика), а также, оборудованные погодозащитным кожухом, шумозащитным кожухом или установленные в утеплённый блок-контейнер, типа «Север», «Арктика» и прочих модификаций.


    В базовую комплектацию энергокомплекса входит непосредственно генераторная установка (определенной мощности), система автоматики управления синхронизацией, шкаф распределения электроэнергии (сборочный шкаф). Дополнительно может устанавливаться система электроподогрева охлаждающей жидкости и масла двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС), автономный подогреватель охлаждающей жидкости ДВС ,подогреватель топлива, система дозаправки топлива, система дозаправки масла (увеличивающая непрерывную работу ДВС до плановой замены масла), система учета расхода топлива, система удаленного мониторинга (проводная до 1200м и беспроводная по GPRS каналу), система SMS информирования о состоянии энергокомплекса , а также могут дополнятся по желанию заказчика  прочими системами.

    Назначение и принцип работы  энергокомплексов ТСС

    Энергокомплексы являются технически сложными, инженерными сооружениями и решают задачи основного, и резервного обеспечения электроэнергией, восполнение существующих мощностей единичных и множественных энергоёмких объектов в условиях наличия основной сети и при её отсутствии.

    Принцип работы энергокомплекса заключается в объединении всей группы дизельных генераторных установок или газопоршневых электростанций, входящих в состав энергокомплекса методом синхронизации в единую систему электроснабжения.  Синхронизацией называется процесс включения синхронного генератора на параллельную работу с другими генераторами или энергосистемой. Система автоматики энергокомплекса выполняет процесс синхронизации полностью автоматически. Командой на запуск энергокомплекса может являться сигнал от оператора либо от блока автоматического включения резерва (далее АВР) при резервировании основной сети энергоснабжения объекта, в случае ее нарушения (несоответствия норме).

    Система автоматики энергокомплекса распределяет нагрузку на генераторные установки пропорционально их номинальной мощности. При снижении потребления мощности на каждую генераторную установку ниже 30 % автоматикой выдается команда на отключение ее от группы с последующей остановкой. При дальнейшем увеличении потребления мощности на каждую генераторную установку выше 70 % автоматикой выдается команда на запуск дежурной генераторной установки.  

    Варианты применения энергокомплексов ТСС

    Основные варианты применения энергокомплексов ТСС распределяются на три основных типа использования.

    Режим основного источника электроснабжения

    В режиме основного источника электроснабжения, энергокомплексы объединены в единую энергетическую систему, методом синхронизации, построенную из дизель-генераторов или газопоршневых электростанций, предназначенных для работы, в качестве основного источника электроснабжения.

     Энергокомплекс, предназначенный для основного электроснабжения, состоит из не менее чем двух дизельных генераторных установок или газопоршневых электростанций, оборудованных контроллерами, обеспечивающими синхронизацию параметров вырабатываемого электричества.

    Режим резервного источника электроснабжения (резервирование основной сети)

    В данном режиме энергокомплекс оборудован блоком АВР. Режим резервного электроснабжения используется для питания энергоёмких объектов, в том числе, первой категории электроснабжения, в случае выхода параметров основной питающей сети за пределы заданных установок АВР. В случае неполадок основной питающей сети, АВР выдает команду на запуск   дизель-генераторов или газопоршневых электростанций, входящих в состав энергокомплекса, автоматика синхронизирует всю группу дизель-генераторов или газопоршневых электростанций и переключает нагрузку объекта на энергокомплекс. При восстановлении параметров основной питающей сети в норму, АВР переключает питание объекта на сеть, отключая энергокомплекс   переводя его в режим охлаждения и останова. Энергокомплекс, предназначенный для работы в качестве резервного источника электропитания, состоит минимум из двух дизель-генераторов или газопоршневых электростанций, оборудованных контроллерами, обеспечивающими синхронизацию параметров вырабатываемого электричества, системой подзарядки аккумуляторных батарей, системой электроподогрева двигателей внутреннего сгорания поддерживающих постоянную готовность к быстрому запуску и приему нагрузки.

    Режим увеличения мощности (параллельная работа с сетью).

    При данном режиме, энергокомплекс продолжительно работает параллельно с основной сетью, восполняя недостаток мощности, потребной для питания объекта. Автоматическая система управления, при данной конфигурации, обеспечивает автоматический запуск энергокомплекса, при превышении пределов потребляемой мощности основной сети питания. Электронные подсистемы синхронизируют дизельные или газовые генераторные установки энергокомплекса с основной сетью. Требованием к энергокомплексу, при работе в данном режиме, является способность длительное время работать в режиме импорта/экспорта мощности, обеспечивая надёжное и непрерывное энергоснабжение объекта-потребителя. При снижении потребления электроэнергии, когда для обеспечения объекта хватает ресурсов основной сети питания, автоматика отключает энергокомплекс и переводит в режим охлаждения и ожидания. 


    Энергокомплекс, предназначенный для работы параллельно с сетью, состоит минимум из двух дизель-генераторов или газопоршневых электростанций, оборудованных контроллерами, обеспечивающими синхронизацию параметров вырабатываемого электричества, системой подзарядки аккумуляторных батарей, системой электроподогрева двигателей внутреннего сгорания поддерживающих постоянную готовность к быстрому запуску и приему нагрузки.

    ВНИМАНИЕ – применение дизель-генераторных установок или энергокомплексов параллельно с основной питающей сетью требует согласования с органами Ростехнадзора на этапе подготовки проекта.

    Преимущества энергокомплексов ТСС

    Объединение нескольких генераторных установок в один комплекс позволило извлечь целый ряд значимых преимуществ, недостижимых при использовании единичных или разрозненных электростанций. Рассмотрим некоторые преимущества наших энергокомплексов:

    — Энергокомплексы ТСС предоставляют заказчикам возможности получения, помимо электрической энергии, еще и тепловой энергии, а при необходимости и холода;

    — Масштабируемость – архитектура энергокомплексов ТСС позволяет наращивать число дизель-генераторов или газопоршневых электростанций, для увеличения вырабатываемой мощности. Растёт Ваше предприятие – растёт и обеспечивающий энергокомплекс. Распределите затраты на энергетику по времени роста потребностей или строительства объекта.

    — Непревзойдённая надёжность – энергокомплекс ТСС обладает тем уровнем надёжности, который пожелает иметь заказчик, за счёт возможности отключения отдельных генераторных установок, их ремонта и возврата в работу, без остановки работы остальных.

    — Контейнерные энергокомплексы ТСС – использование генераторных установок, размещённых в типовых, серийных контейнерах «Север» или «Арктика», позволяет построить энергокомплекс под открытым небом, быстро и без затрат на строительство отдельного энергетического объекта.

    — Гибкое распределение электроэнергии – энергокомплекс, по желанию заказчика, может быть разделён на 2 и более, независимых комплекса, в зависимости от начальной конфигурации. Полученные, в результате деления и дооборудования, энергокомплексы, можно использовать для энергообеспечения различных, не связанных потребителей.

    Пример использования энергокомплексов ТСС

    Энергокомплекс – единственное решение в области малой энергетики, позволяющее полноценно обеспечить электропитание объектов с широкими диапазонами потребляемой нагрузки. К примеру, если производственному предприятию с сезонной загрузкой мощностей, в пик рабочего сезона, требуется 300 кВт электроэнергии, а в низком сезоне 50 кВт, то было бы неэкономично и технически неправильно использовать единственную ДГУ, максимальной мощностью 300 кВт. Для удовлетворения подобных потребностей идеальным решением является синхронизированный энергокомплекс из трёх ДГУ.

    Работа с 1-й ДГУ 300 кВт:

             — невозможность продолжительной работы с нагрузкой менее 30%;

             — отсутствие резервирования;

             — высокое потребление топлива

    Работа энергокомплекса 3 ДГУ х100 кВт:

             — использование ДГУ регламентируется автоматически, в зависимости от энергопотребления, может работать одна, две или все три станции;

             — выход из строя одной ДГУ не влияет на работу остальных, есть возможность проводить техническое обслуживание станций без ущерба для энергоснабжения объекта;

             — экономичный расход топлива;

             — возможность расширения синхронизированных энергетических мощностей, за счёт добавления новых ДГУ в энергокомплекс

    Опыт системной интеграции в области комплексного энергоснабжения, накопленный ГК ТСС за более чем 2 десятилетия работы в России, говорит о том, что потенциал развёртывания энергокомплексов для нужд различных объектов, ещё далёк от полного развёртывания. Энергокомплексы ТСС – гибкое решение самых мощных потребностей.

    Почему ТСС

    Нашими техническими специалистами реализованы различные схемы работы генераторов на общую шину с применением контроллеров ComAp InteliCompact NT SPtM (Single Parallel to Mains) и InteliCompact NT MINT (Multiple INTernal), а также InteliGen NT и InteliGen NTC. Также разработаны типовые решения с применением сетевого контроллера InteliMains NT. InteliMainsNT может быть полезен в качестве промежуточного синхронизирующего контроллера между двумя группами генераторных установок или между группой генераторных установок и сетью. Могут быть реализованы различные схемы синхронизации ДГУ. 

    При работе группы ДГУ на общую шину без синхронизации с сетью, контроллер InteliMains установленный на главном выключателе MCB (main circuit breaker), может быть предварительно перепрошит в режим управления фидером и согласно логике заложенной программистом, при синхронизации всех ДГУ на общую шину и отсутствия ошибок синхронизации, сетевой контроллер InteliMains подает сигнал на включение MCB и подачу напряжения на ГРЩ шину распределения нагрузок со встроенным АВР у заказчика. По CAN шине между генераторными установками может передаваться логический сигнал в сетевой контроллер InteliMains и контроллеры InteliGen NT, согласно запрограммированной логике работы энергоцентра, при удалённости распредустройства между InteliMains и InteliGen NT применяется опто-волоконный канал связи. 

    Система мониторинга на базе Websupervisor и AirGate даёт неограниченный доступ к силовому оборудованию всего энергокомплекса. Таким образом, программное обеспечение ComAp, а именно модуль PLC Editor является мощным инструментом для разработки любых логик управления ДГУ и ГПУ, а также главными цепями энергоцентров. Режимы работы энергокомплексов ТСС: группа генераторных установок, синхронизируемая с сетью, электростанция с управлением мощностью в зависимости от нагрузки, резервная параллельная система со сбросом избыточной нагрузки, система с несколькими сетевыми вводами и параллельной работой между различными группами генераторных установок и несколькими вводами сети, режим обратной синхронизации с сетью.

    Группа компаний ТСС работает на рынке малой энергетики России и строительного оборудования, с 1993 года и является крупнейшим поставщиком для государственных структур, крупнейших предприятий нефтегазового сектора экономики, множества строительных организаций и заказчиков из сферы ЖКХ. Качество продукции ТСС подтверждено такими нашими заказчиками как министерство обороны России, МЧС, МВД, Лукойл, аэропорты г. Грозный и Ханты-Мансийска, множеством крупных и требовательных заказчиков из всех регионов нашей страны.

    разновидности, принцип работы, достоинства и сфера применения

    Газопоршневый генератор (электростанция) представляет собой установку, в которой в качестве источника кинетической энергии выступает машинный блок, функционирующий по принципу двигателя внутреннего сгорания.

    Виды газопоршневых электростанций

    Газопоршневые генераторы классифицируют по виду потребляемого топлива. Так, существуют агрегаты, работающие на природном и сжиженном газе. Различают также однотопливные и двухтопливные электростанции. Первые используют только один вид газа, а вторые способны работать как от природного, так и от сжиженного топлива.

    Принцип работы газопоршневого генератора

    Принцип работы газопоршневой установки основан на методе преобразования тепловой энергии в электрическую в процессе сгорания топлива. Механизм действия следующий: топливная смесь, сгорающая в камере силового агрегата, поступает в поршневую группу. Затем, с помощью коленчатого вала, высвобожденная энергия доходит до генераторного блока, отвечающего за выработку электричества.

    В результате работы газопоршневого генератора может образовываться не только электрическая, но и тепловая энергия, которую можно использовать для отопления помещений или создания горячего водоснабжения. Такая установка называется когерационной. Также некоторые агрегаты обладают функцией тригенерации — технологией получения холода, используемого для кондиционирования помещений. Обратите внимание на электростанции на genmaster.ru/mini-tets-tes.

    Преимущества газопоршневых электростанций

    Газопоршневая установка может обеспечить постоянное функционирование практически любого объекта. Можно выделить следующие ее преимущества:

    1. Превосходные эксплуатационные и технические характеристики;
    2. Отличное сочетание массы и габаритов;
    3. Высокая надежность в сочетании с эргономичностью;
    4. Оснащенность системой автоматической защиты;
    5. Минимум расходов на эксплуатацию;
    6. Простота технического обслуживания;
    7. Длительность безремонтной работы.

    Применение газопоршневых генераторов

    Газопоршневые электростанции используют как источник непрерывного электроснабжения предприятий, коттеджных поселков, а также жилых и административных зданий.

    Газопоршневая электростанция для дома и дачи представляет из себя газовый генератор небольших размеров, который оснащен коммутационным оборудованием. Мощность таких электростанций варьируется в пределах от 5 до 20 кВт. Автономные газогенераторы имеют большую популярность среди жителей частного сектора и у индивидуальных предпринимателей.

    Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

    Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. [1] В качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя) или турбины.

    Закон идеального газа

    Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу закона идеального газа: [math] pV = nRT [/ math].Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. [1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

    Когда в систему добавляется тепло, это заставляет внутренний газ расширяться. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. Рисунок 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (рисунок 1). Присоединяя поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовывать часть энергии, поступающей в систему, в полезную работу. [2] Для сжатия поршня в двигателе прерывистого внутреннего сгорания двигатель выпускает газ. Затем используется радиатор, чтобы система работала при постоянной температуре. Газовая турбина, которая использует непрерывное горение, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не по циклу.

    Поршни и турбины

    Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. [3]

    Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем прерывистого внутреннего сгорания , тогда как двигатель, использующий турбину , называется двигателем непрерывного внутреннего сгорания .Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

    Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, так как они также запускаются быстрее. И наоборот, турбина имеет превосходное отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для продолжительной работы с высокой выходной мощностью. Турбина также работает лучше, чем поршневой двигатель без наддува, на больших высотах и ​​при низких температурах.Его легкий вес, надежность и возможность работы на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для выработки электроэнергии.

    Двигатель четырехтактный

    главная
    Рис. 2. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выхлоп. [4]

    Хотя существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из самых распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые, в частности, используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

    1. В камеру впрыскивается топливо.
    2. Загорается топливо (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом).
    3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
    4. Отходы химикатов, по объему (или массе) это в основном водяной пар и диоксид углерода. Могут быть загрязнители, а также окись углерода от неполного сгорания.

    Двухтактный двигатель

    главная
    Рисунок 3. 2-тактный двигатель внутреннего сгорания [5]

    Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, [6] , как показано на Рисунке 3.Сам поршень используется в качестве клапана системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

    1. Топливно-воздушная смесь добавляется и поршень движется вверх (сжатие). Впускной канал открывается из-за положения поршня, и топливовоздушная смесь поступает в удерживающую камеру.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
    2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отходящее тепло отводится.

    Роторный двигатель (Ванкеля)

    главная
    Рисунок 4. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. [7]

    В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке 4), который заключен в корпус овальной формы.Он выполняет стандартные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, зажигание, выпуск), однако эти этапы выполняются 3 раза за один оборот ротора , создавая три такта мощности за один оборот .

    Для дальнейшего чтения

    Список литературы

    1. 1.0 1.1 Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в журнале Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, гл.19, сек 2, с. 530
    2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 5-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс / Коул, 2013, глава 4, стр.93-122
    3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
    4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
    5. ↑ «Файл: Двухтактный двигатель.gif — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
    6. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
    7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

    Электростанция

    • Силовая установка (двигатель) самолета обеспечивает механическую силу для привода самолета и связанных с ним аксессуаров, необходимых для полета
    • Почти каждая система на самолете работает от двигателя
    • или вместе с ним.
    • Самая распространенная силовая установка в авиации общего назначения — поршневой двигатель
    • .
    • С подсистемами зажигания и индукции
    • Эти системы контролируются и управляются пилотом с помощью контрольно-измерительной аппаратуры двигателя.
    • Ограничения производительности поршневых двигателей могут быть увеличены за счет установки и использования турбонагнетателей / нагнетателей.
    • Более совершенные самолеты с газотурбинными двигателями
    • Хотя газотурбинные двигатели имеют некоторые общие рабочие характеристики с поршневыми двигателями, они сконструированы иначе, что требует других приборов и рабочих характеристик.
    • Мусор посторонних предметов, хотя и не совсем уникальный, является одним из таких факторов.
    • Наконец, в такой сложной и критической системе возможны сбои и аварийные ситуации, требующие действий пилота.
    • Тип двигателя — это сознательный выбор конструкции, основанный на желаемых характеристиках.
    • Двигатели могут быть размещены спереди (типично) или сзади (нетипично) самолета и заключены в кожух, называемый обтекателем, который направляет воздушный поток и вспомогательные системы охлаждения силовой установки.
    • Поршневые двигатели являются основной силовой установкой, используемой в авиации общего назначения
    • Они работают по принципу преобразования химической энергии в механическую.
      • Химическая энергия может быть топливной или гибридной или полностью электрической.
      • Механическая энергия винта
    • Устанавливается на брандмауэр, являющийся отделением двигателя от кабины
    • Поршневые двигатели можно классифицировать по:
      • Рабочий цикл (два или четыре)
      • Способ охлаждения (жидкостное или воздушное)
      • Расположение цилиндров относительно коленчатого вала (радиальное, рядное, v-образное или оппозитное)
      • Анимированный радиальный двигатель
      • Радиальные двигатели были популярны благодаря высокой удельной мощности и большой лобовой площади, которая обеспечивала равномерное охлаждение; однако по мере развития технологий жидкостное охлаждение стало стандартом по нескольким причинам [Рис. 1]
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, Radial Engine
      • Небольшая передняя часть, но низкая удельная мощность
      • Охлаждение затруднено, так как задние цилиндры не получают много воздуха, ограничиваясь конфигурацией с четырьмя или шестью цилиндрами.
      • Обеспечивает большую мощность, чем рядный, при сохранении небольшой лобовой площади
      • Пилотный справочник по аэронавигационным знаниям, двигатель с горизонтальным расположением оппозиции
      • Самый популярный, используется на небольших самолетах [Рис. 2]
      • Эти системы всегда имеют четное количество цилиндров (для противодействия)
      • Они относительно легкие, что обеспечивает более высокую удельную мощность.
      • Уменьшенная площадь лобовой части и лучшее охлаждение делают эти двигатели идеальными.
      • Пилотный справочник по аэронавигационным знаниям, двигатель с горизонтальным расположением оппозиции
      • Роторные двигатели используют трехсторонний «поршень» для совершения движения
      • Эти двигатели будут иметь нечетное количество цилиндров
      • Это высоконадежные двигатели с оптимальным соотношением мощности и массы.
      • Только для двигателей малой мощности
    • Система зажигания обеспечивает искру для воспламенения смеси в цилиндрах
    • В поршневых двигателях система зажигания состоит из магнето, свечей зажигания, проводов и выключателя зажигания.
    • Турбинные системы зажигания самолета настроены иначе, подробно описано ниже.
    • Вместе система зажигания обеспечивает искровое или компрессионное зажигание.
      • Магнето — это автономные агрегаты с приводом от двигателя для подачи электрического тока на свечи зажигания
      • Большинство самолетов имеют двойную систему зажигания (два отдельных магнето, отдельные провода, отдельные свечи и другие компоненты для повышения надежности).
      • Если одна свеча зажигания выходит из строя, это не влияет на другую, и она продолжает работать в обычном режиме с небольшим уменьшением мощности.
      • Выключатель зажигания управляет работой магнето
      • Проверки магнето выполняются перед взлетом, чтобы убедиться, что заземляющие провода заземлены.
        • Выключатель зажигания перемещается из ОБОИХ в «R» (справа) и «L» (слева), чтобы обеспечить снижение числа оборотов в минуту (RPM).
          • Перемещение ключа зажигания в положение «R» означает, что вы работаете на правом магнето
          • Перемещение ключа зажигания в положение «L» означает, что вы работаете на левом магнето.
        • Падение оборотов (проверьте свой PoH на допуски падения) указывает на то, что магнето правильно заземлено и обесточено.
        • Отсутствие капель указывает на обрыв заземляющего провода, и они останутся горячими, даже если предполагается, что они отключены.
        • Если заземляющий провод магнето не остается заземленным; тогда они могут стрелять в состоянии «ВЫКЛ», если пропеллер вращается
          • Любое топливо, оставшееся в цилиндрах, может воспламениться при возгорании магнето, что приведет к серьезным травмам всех, кто находится рядом с винтом.
      • Нормальное сгорание плавное и постоянное
      • Детонация — взрывное возгорание, вызванное чрезмерными температурами и давлением, что может привести к повреждению двигателя или использованию топлива с более низким, чем рекомендовано, сорт
      • Вызывает перегрев, грубую работу двигателя и / или потерю мощности.
      • Детонация может привести к преждевременному возгоранию
      • Предварительное зажигание — это когда смесь воспламеняется до нормального воспламенения по времени.
      • Горячие точки, такие как нагар, являются основной причиной преждевременного возгорания.
      • Эти два явления возникают одновременно с одними и теми же эффектами, поэтому трудно определить, что происходит, снижение температуры двигателя должно решить проблему.
    • [Рисунок 3]
      • Справочник пилота по авиационным знаниям,
        Искровое зажигание
      • Высокая надежность
      • Работает по принципу магнето и свечей зажигания, аналогично автомобилю
      • Использует свечу зажигания для зажигания предварительно смешанной топливно-воздушной смеси («вес топлива по отношению к весу воздуха»).
      • Справочник пилота по авиационным знаниям,
        Искровое зажигание
      • Снижает эксплуатационные расходы, упрощает конструкцию, повышает надежность
      • Часто называются поршневыми двигателями для реактивного топлива, поскольку в них используется более дешевое дизельное или реактивное топливо, которое более доступно.
      • Сжимает воздух в цилиндре, повышая его температуру до степени, необходимой для автоматического зажигания, при впрыске топлива в цилиндр.
    • Оба используют цилиндрические камеры сжатия и поршни, которые преобразуют линейное движение во вращательное движение коленчатого вала и, следовательно, гребного винта.
      • Цикл сгорания состоит из четырех фаз: впуска, сжатия, мощности и выпуска
      • Цикл можно запомнить, используя обычную поговорку «соси, сжимай, бей, дуй».
        • Такт впуска начинается, когда поршень начинает движение вниз
        • При этом открывается впускной клапан, и топливно-воздушная смесь перетекает в цилиндр
        • Сжатие начинается, когда впускной клапан закрывается, и поршень начинает двигаться обратно в верхнюю часть цилиндра
        • Эта фаза цикла позволяет значительно увеличить выходную мощность топливно-воздушной смеси при зажигании.
        • Фаза мощности начинается при воспламенении топливно-воздушной смеси
        • Зажигание вызывает резкое повышение давления в цилиндре и выталкивает поршень вниз от головки цилиндра, создавая силу, которая вращает коленчатый вал.
        • Используется для продувки баллона от сгоревших газов
        • Выхлоп начинается, когда выпускной клапан открывается, и поршень снова начинает двигаться к головке блока цилиндров
    • Непрерывная работа зависит от дополнительных функций, перечисленных вверху этой страницы
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, четырехтактный компрессорный двигатель
      • Преобразование химической энергии происходит в четырехтактном рабочем цикле [Рис. 4]
          • Выпускные клапаны
          • Свечи зажигания
          • Поршни
    • Каждый шаг, впуск, сжатие, мощность и выпуск происходит за четыре отдельных хода
    • Каждый цилиндр работает с разным ходом
    • Даже на низкой скорости этот цикл повторяется несколько сотен раз в минуту
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, двухтактный компрессорный двигатель
      • Преобразование химической энергии происходит в двухтактном рабочем цикле [Рис. 5]
      • Сила сжатия на впуске и выпуске происходит только при двухтактном поршне
      • Вырабатывает больше мощности за один ход и тем самым увеличивает удельную мощность
      • Из-за неэффективности конструкции и выбросов эти двигатели были ограничены и обычно находят применение только в авиации.
      • Благодаря современным технологиям большинство этих недостатков было устранено, однако четырехтактный двигатель остается наиболее распространенной конструкцией.
    • Индукционные системы управления соотношением топливо / воздух и его подачей в цилиндры
    • Рычаги управления соотношением топливо / воздух
    • Рычаги дроссельной заслонки регулируют количество смеси, поступающей в двигатель
    • Входное отверстие забирает наружный воздух через фильтр
    • В случае засора альтернативный источник всасывается изнутри кожуха, минуя фильтр
    • Более подробная информация представлена ​​на странице индукционных систем.
      • Эти системы сжимают всасываемый воздух для увеличения его плотности и увеличения мощности
      • Основное различие между ними заключается в источнике питания:
        • Нагнетатель основан на воздушном двигателе с приводом от двигателя или компрессоре
        • Турбокомпрессор (первоначально известный как турбонагнетатель) получает энергию от потока выхлопных газов, который проходит через турбину, которая, в свою очередь, вращает компрессор.
      • Самолеты с этими системами имеют манометр, показывающий давление в коллекторе (MAP) во впускном коллекторе двигателя.
      • Когда самолет без наддува набирает высоту, он в конечном итоге достигает высоты, на которой MAP недостаточен для нормального набора высоты.
      • Этот предел высоты является служебным потолком самолета, и на него напрямую влияет способность двигателя производить мощность.
      • Если всасывающий воздух, поступающий в двигатель, подвергается повышенному давлению или усилению с помощью нагнетателя или турбонагнетателя, служебный потолок самолета может быть увеличен.
      • С помощью этих систем самолет может летать на больших высотах с преимуществом более высокой истинной воздушной скорости и повышенной способности кружить в неблагоприятных погодных условиях.
      • Самый эффективный метод увеличения мощности двигателя — использование нагнетателя или турбонагнетателя.
      • Когда на двигатель установлены турбонагнетатели / нагнетатели, бустер использует выхлопные газы двигателя для приведения в действие воздушного компрессора для увеличения давления воздуха, поступающего в двигатель через карбюратор или систему впрыска топлива, для увеличения мощности на большей высоте.
      • Главный недостаток нагнетателя с зубчатым приводом — использование большого количества выходной мощности двигателя для увеличения производимой мощности — устраняется с помощью турбонагнетателя, поскольку выхлопные газы двигателя приводят в действие турбокомпрессоры.
        • Это означает, что турбокомпрессор восстанавливает энергию из горячих выхлопных газов, которая в противном случае была бы потеряна.
      • Вторым преимуществом турбонагнетателей перед нагнетателями является способность поддерживать контроль над номинальной мощностью двигателя на уровне моря от уровня моря до критической высоты двигателя.
      • Критическая высота — это максимальная высота, на которой двигатель с турбонаддувом может развивать номинальную мощность в лошадиных силах.
      • Выше критической высоты выходная мощность начинает уменьшаться, как и у двигателя без наддува
      • Турбонагнетатель состоит из двух основных элементов:
        • Компрессор, и;
        • А Турбина
      • В компрессорной секции находится крыльчатка, которая вращается с высокой скоростью
      • По мере того, как всасывание втягивает воздух через лопасти крыльчатки, крыльчатка ускоряет воздух, позволяя большому количеству воздуха попадать в корпус компрессора.
      • В результате действия крыльчатки создается воздух под высоким давлением и высокой плотностью, который подается в двигатель.
      • Выхлопные газы двигателя приводят в движение турбинное колесо, которое установлено на противоположном конце приводного вала рабочего колеса, таким образом приводя в движение рабочее колесо
      • Направляя разное количество выхлопных газов через турбину, извлекается больше энергии, в результате чего крыльчатка подает больше сжатого воздуха в двигатель.
      • Перепускная заслонка, по сути, регулируемая дроссельная заслонка, установленная в выхлопной системе, используется для изменения массы выхлопных газов, поступающих в турбину.
      • В закрытом состоянии большая часть выхлопных газов двигателя проходит через турбину
      • В открытом состоянии выхлопные газы могут проходить в обход турбины, выходя прямо через выхлопную трубу двигателя.
      • Поскольку температура газа повышается при сжатии, турбонаддув вызывает повышение температуры всасываемого воздуха.
      • Многие двигатели с турбонаддувом используют промежуточный охладитель для снижения температуры и снижения риска детонации.
      • В этом небольшом теплообменнике используется наружный воздух для охлаждения горячего сжатого воздуха перед его поступлением в дозатор топлива.
      • Измеряет давление масла в двигателе
      • Измеряет температуру масла в двигателе
      • Пониженное количество масла, воздушный поток или слишком бедная смесь вызовут повышение температуры масла
      • И наоборот, температура снизится.
      • Измеряет температуру головки цилиндров двигателя, или CHT
      • Тахометр, иногда называемый «тахометр», измеряет обороты двигателя.
        • Это означает, что время тахометра движется медленнее на низких оборотах и ​​быстрее на высоких оборотах.
      • «Тахометр» — это обычно способ, которым специалисты по обслуживанию будут измерять 100-часовые проверки.
      • Хотя это не совсем прибор для двигателя, счетчик Хоббса работает, когда двигатель включается до тех пор, пока он не выключится, с использованием реле давления масла.
        • Это записывает время работы двигателя
    • Двигатель с турбонаддувом позволяет пилоту поддерживать достаточную крейсерскую мощность на больших высотах с меньшим сопротивлением, что означает более высокие истинные воздушные скорости и увеличенную дальность полета с экономией топлива [Рис. 6]
    • В то же время силовая установка может летать на малой высоте без повышенного расхода топлива газотурбинного двигателя.
    • При подключении к стандартной силовой установке турбокомпрессор не забирает мощность от силовой установки для работы; это относительно просто механически, и некоторые модели могут также герметизировать кабину
    • Турбокомпрессор представляет собой устройство с приводом от выхлопных газов, которое повышает давление и плотность всасываемого воздуха, подаваемого в двигатель.
    • Состоит из двух отдельных компонентов: компрессора и турбины, соединенных общим валом.
    • Компрессор подает сжатый воздух в двигатель для работы на большой высоте
    • Компрессор и его корпус находятся между воздухозаборником и впускным коллектором
    • Турбина и ее корпус являются частью выхлопной системы и используют поток выхлопных газов для привода компрессора
    • Турбина может создавать давление в коллекторе, превышающее максимально допустимое для конкретного двигателя.
    • Чтобы не превышать максимально допустимое давление в коллекторе, устанавливается байпас или перепускной клапан, отводящий часть выхлопных газов за борт, прежде чем они пройдут через турбину.
    • Положение перепускной заслонки регулирует мощность турбины и, следовательно, сжатый воздух, доступный для двигателя
    • Когда перепускная заслонка закрыта, все выхлопные газы проходят через турбину
    • Когда перепускная заслонка открывается, некоторые выхлопные газы направляются вокруг турбины через выпускной байпас и за борт через выхлопную трубу
    • Привод перепускной заслонки представляет собой подпружиненный поршень, управляемый давлением моторного масла.
    • Привод, который регулирует положение перепускной заслонки, соединен с перепускной заслонкой механической связью
    • Центром управления системой турбонагнетателя является регулятор давления
    • Это устройство упрощает турбонаддув до одного управления: дроссельной заслонки
    • После того, как пилот установил желаемое давление в коллекторе, регулировка дроссельной заслонки практически не требуется при изменении высоты
    • Контроллер определяет требования к нагнетанию компрессора на различных высотах и ​​регулирует давление масла в приводе перепускной заслонки, который соответственно регулирует перепускную заслонку.
    • Таким образом, турбокомпрессор поддерживает только давление в коллекторе, требуемое настройкой дроссельной заслонки.
    • Справочник пилота по авиационным знаниям, компоненты турбокомпрессора
      • Когда самолет, оборудованный системой наддува, набирает высоту, перепускная заслонка постепенно закрывается для поддержания максимально допустимого давления в коллекторе
      • В какой-то момент перепускная заслонка будет полностью закрыта, и дальнейшее увеличение высоты приведет к снижению давления в коллекторе.
        • Это критическая высота, которая устанавливается производителем самолета или двигателя.
      • При оценке производительности системы турбонаддува имейте в виду, что если давление в коллекторе начинает снижаться до указанной критической высоты, двигатель и система турбонаддува должен осмотреть и проверить правильность работы системы квалифицированный авиационный техник по техническому обслуживанию.
      • При высотном турбонаддуве (иногда называемом «нормализующим») используется турбонагнетатель, который поддерживает максимально допустимое давление в коллекторе на уровне моря (обычно 29-30 дюймов рт.ст.) до определенной высоты.
        • Высота, указанная производителем самолета, является критической.
      • Выше критической высоты давление в коллекторе уменьшается с увеличением высоты
      • Повышение давления на земле, с другой стороны, представляет собой применение турбонаддува, при котором в полете используется более стандартное 29 дюймовое давление в коллекторе.
      • В различных самолетах, использующих наземное форсирование, давление во взлетном коллекторе может достигать 45 дюймов ртутного столба.
      • Хотя мощность на уровне моря и максимальная частота вращения могут поддерживаться до критической высоты, это не означает, что двигатель развивает мощность на уровне моря.
      • Мощность двигателя определяется не только давлением в коллекторе, а температура воздуха на впуске также имеет значение
      • .
      • Воздух на впуске с турбонаддувом нагревается в результате сжатия.Это повышение температуры снижает плотность всасываемого воздуха, что приводит к потере мощности
      • Для поддержания эквивалентной выходной мощности потребуется несколько более высокое давление в коллекторе на данной высоте, чем если бы воздух на впуске не сжимался турбонаддувом.
      • Если, с другой стороны, система включает в себя автоматический контроллер плотности, который вместо поддержания постоянного давления в коллекторе автоматически устанавливает перепускную заслонку для поддержания постоянной плотности воздуха в двигателе, в результате будет почти постоянная выходная мощность в лошадиных силах.
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, выходная мощность
      • Нагнетатель — это приводимый в действие двигателем или компрессор, который подает сжатый воздух в двигатель для создания дополнительного давления всасываемого воздуха, чтобы двигатель мог производить дополнительную мощность.
      • Увеличивает давление в коллекторе и нагнетает топливно-воздушную смесь в цилиндры.
      • Чем выше давление в коллекторе, тем плотнее топливно-воздушная смесь и тем большую мощность может производить двигатель.
      • Для двигателя без наддува невозможно иметь давление в коллекторе выше существующего атмосферного давления.
      • Нагнетатель способен повышать давление в коллекторе выше 30 дюймов рт. Ст.
      • Пример:
        • При 8000 футов типичный двигатель может производить 75% мощности, которую он мог бы производить на среднем уровне моря (MSL), потому что на большей высоте воздух менее плотный.
        • Нагнетатель сжимает воздух до более высокой плотности, позволяя двигателю с наддувом создавать такое же давление в коллекторе на больших высотах, какое он мог бы производить на уровне моря, увеличивая его рабочий потолок [Рис. 7].
        • Таким образом, двигатель на 8000 футов над уровнем моря мог производить 25 дюймов ртутного столба под давлением в коллекторе, тогда как без нагнетателя он мог производить только 22 дюйма ртутного столба.
        • Для двигателя без наддува невозможно иметь давление в коллекторе выше существующего атмосферного давления.
        • Нагнетатель способен повышать давление в коллекторе выше 30 дюймов рт. Ст.
        • Критическая высота — это высота, на которой больше нельзя поддерживать постоянное давление в коллекторе.
      • Компоненты:
        • Нагнетатели обычно устанавливаются между дозатором топлива и впускным коллектором
      • Двигатель приводит в движение нагнетатель через зубчатую передачу на одной, двух или регулируемой скорости.
      • Нагнетатели могут иметь одну или несколько ступеней
      • Каждая ступень также обеспечивает повышение давления, и нагнетатели могут быть классифицированы как одноступенчатые, двухступенчатые или многоступенчатые, в зависимости от того, сколько раз происходит сжатие.
      • Ранняя версия одноступенчатого односкоростного нагнетателя может называться нагнетателем на уровне моря.
      • Двигатель, оборудованный этим типом нагнетателя, называется двигателем, установленным на уровне моря.
      • .
      • В этом типе нагнетателя одно рабочее колесо с зубчатым приводом увеличивает мощность, производимую двигателем на всех высотах.
      • Недостатком этого типа нагнетателя является снижение выходной мощности двигателя с увеличением высоты.
      • Одноступенчатые односкоростные нагнетатели используются во многих радиальных двигателях большой мощности и используют воздухозаборник, обращенный вперед, так что всасывающая система может в полной мере использовать набегающий воздух
      • Всасываемый воздух проходит через каналы в карбюратор, где расход топлива измеряется пропорционально расходу воздуха
      • Далее топливно-воздушный заряд направляется к нагнетателю или крыльчатке нагнетателя, который ускоряет топливно-воздушную смесь наружу.
      • После ускорения топливно-воздушная смесь проходит через диффузор, где скорость воздуха становится энергией давления (скорость уменьшается с увеличением давления)
      • После сжатия образовавшаяся топливно-воздушная смесь под высоким давлением направляется в цилиндры
      • Некоторые из крупных радиальных двигателей, разработанных во время Второй мировой войны, имеют одноступенчатый двухскоростной нагнетатель.
      • С этим типом нагнетателя одно рабочее колесо может работать на двух скоростях.
      • Низкую скорость вращения крыльчатки часто называют настройкой вентилятора низкого давления, а высокую скорость крыльчатки называют настройкой вентилятора высокой скорости
      • На двигателях, оборудованных двухскоростным нагнетателем, рычаг или переключатель в кабине экипажа активирует масляную муфту, которая переключается с одной скорости на другую.
      • При нормальной работе нагнетатель на взлете остается в положении низкорасположенного вентилятора
      • В этом режиме двигатель работает как наземный двигатель, и выходная мощность уменьшается по мере набора высоты самолетом
      • Однако, как только самолет достигает заданной высоты, мощность снижается, и пилот переключает управление нагнетателем в положение высокой скорости вентилятора.
      • Затем дроссельная заслонка возвращается к желаемому давлению в коллекторе
      • Двигатель, оборудованный этим типом нагнетателя, называется высотным двигателем [Рис. 6].
      • Из-за высоких температур и давлений, создаваемых в выхлопных системах турбины, неисправности турбокомпрессора требуют особой осторожности.
        • Во всех случаях работы турбокомпрессора соблюдайте процедуры, рекомендованные изготовителем.
        • В тех случаях, когда процедуры производителя неадекватно описывают действия, которые необходимо предпринять в случае отказа турбокомпрессора, рассмотрите следующий код
        • Неправильная регулировка скоростей
        • Если воздух нагнетается в цилиндры под давлением турбонагнетателем, а затем сжимается поршнем, повышается опасность детонации (детонации)
        • Стук происходит из-за того, что при сжатии воздуха температура воздуха увеличивается.
        • Температура может повыситься достаточно, чтобы зажечь топливо до того, как загорится свеча зажигания
        • Если при нормальном движении дроссельной заслонки происходит чрезмерное повышение давления в коллекторе (возможно, из-за неправильной работы перепускной заслонки):
          • Немедленно плавно затормозите дроссельную заслонку, чтобы ограничить давление в коллекторе ниже максимума для настройки числа оборотов и смеси
          • Дайте двигателю поработать таким образом, чтобы избежать дальнейшего избыточного наддува
        • Если давление наддува действительно высокое, возможно, придется уменьшить степень сжатия двигателя или увеличить октановое число, чтобы избежать детонации.
        • Хотя это состояние может быть вызвано незначительной неисправностью, вполне возможно, что произошла серьезная утечка выхлопных газов, создающая потенциально опасную ситуацию:
          • Остановите двигатель в соответствии с рекомендованными процедурами отказа двигателя, если только не существует более серьезной аварийной ситуации, которая требует продолжения работы двигателя
          • Если двигатель продолжает работать, используйте минимальную мощность, требуемую ситуацией, и приземлитесь как можно скорее.
        • Очень важно, чтобы после любой неисправности турбокомпрессора проводилось корректирующее обслуживание.
      • На большинстве современных двигателей с турбонаддувом механизм контроля давления, соединенный с приводом, регулирует положение перепускной заслонки.
        • Моторное масло, направленное в этот привод или от него, перемещает положение перепускной заслонки
      • Привод автоматически позиционируется для получения желаемого MAP, просто изменяя положение ручки газа.
      • В других конструкциях систем турбонаддува используется отдельное ручное управление для позиционирования перепускного клапана.
      • При ручном управлении необходимо внимательно следить за манометром в коллекторе для достижения желаемого MAP
      • Ручные системы часто устанавливаются на самолетах, которые были модифицированы системами турбонаддува сторонних производителей и требуют особых условий эксплуатации.
        • Например, если перепускная заслонка остается закрытой после спуска с большой высоты, можно создать давление в коллекторе, которое превышает ограничения двигателя
        • Это состояние, называемое избыточным ускорением, может вызвать сильную детонацию из-за эффекта наклона, возникающего в результате увеличения плотности воздуха во время снижения.
      • Несмотря на то, что в системе автоматического перепускания клапана вероятность возникновения избыточного наддува меньше, это все же может произойти.
      • Чтобы предотвратить чрезмерное повышение давления, осторожно перемещайте дроссельную заслонку, чтобы не допустить превышения максимальных пределов давления в коллекторе.
      • Например, турбина и рабочее колесо турбонагнетателя могут работать со скоростью вращения более 80000 об / мин при чрезвычайно высоких температурах.
      • В подшипники постоянно подается моторное масло для снижения сил трения и высоких температур
      • Для получения адекватной смазки температура масла должна быть в нормальном рабочем диапазоне до применения высоких настроек дроссельной заслонки.
      • Если питание подается, когда температура моторного масла ниже его нормального рабочего диапазона, холодное масло может не вытекать из привода перепускной заслонки достаточно быстро, чтобы предотвратить чрезмерное ускорение.
      • Кроме того, дайте турбокомпрессору остыть и турбину перед остановкой двигателя.
      • В противном случае масло, оставшееся в корпусе подшипника, закипит, что приведет к образованию твердых углеродных отложений на подшипниках и валу, которые быстро ухудшат эффективность и срок службы турбокомпрессора.
      • Дополнительные ограничения см. В Руководстве по летной эксплуатации самолета (AFM) / Руководстве по эксплуатации пилота (POH).
      • Пилот должен внимательно следить за показаниями двигателя при изменении мощности.
        • Агрессивные и / или резкие движения дроссельной заслонки увеличивают вероятность избыточного наддува
      • Когда перепускная заслонка открыта, двигатель с турбонаддувом будет реагировать так же, как двигатель без наддува, при изменении числа оборотов.
        • То есть при увеличении числа оборотов давление в коллекторе немного уменьшится
        • При уменьшении оборотов двигателя давление в коллекторе немного увеличивается.
      • Когда перепускная заслонка закрыта, изменение давления в коллекторе с частотой вращения двигателя прямо противоположно тому, что происходит в двигателе без наддува.
        • Увеличение оборотов двигателя приведет к увеличению давления в коллекторе, а уменьшение оборотов двигателя приведет к снижению давления в коллекторе
      • Выше критической высоты, когда перепускная заслонка закрыта, любое изменение воздушной скорости приведет к соответствующему изменению давления в коллекторе.
        • Это верно, потому что увеличение давления набегающего воздуха с увеличением воздушной скорости усиливается компрессором, увеличивающим давление в коллекторе.
      • Повышение давления в коллекторе создает более высокий массовый расход через двигатель, что приводит к повышению частоты вращения турбины и, таким образом, к дальнейшему увеличению давления в коллекторе.
      • При работе на большой высоте авиационный бензин может испаряться, не достигнув цилиндра.
      • Если это происходит в части топливной системы между топливным баком и топливным насосом с приводом от двигателя, может потребоваться вспомогательный насос положительного давления в баке
      • Поскольку насосы с приводом от двигателя всасывают топливо, они легко блокируются паром
      • Подкачивающий насос обеспечивает повышенное давление и подталкивает топливо, уменьшая тенденцию к испарению.
      • Управление теплом:
        • Двигатели с турбонаддувом должны эксплуатироваться продуманно и бережно, с постоянным контролем давления и температуры
        • Две температуры, которые особенно важны:
          • Температура на входе в турбину (TIT) или в некоторых установках Температура выхлопных газов (EGT)
          • Температура головки цилиндра (CHT)
        • Пределы TIT или EGT защищают элементы в горячей части турбокомпрессора, в то время как пределы CHT защищают внутренние части двигателя
        • Из-за тепла сжатия всасываемого воздуха двигатель с турбонаддувом работает при более высоких рабочих температурах, чем двигатель без турбонаддува.
        • Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на большой высоте, их окружающая среда менее эффективна для охлаждения
        • На высоте воздух менее плотный и, следовательно, менее эффективно охлаждается
        • Кроме того, менее плотный воздух заставляет компрессор работать сильнее
        • Частота вращения турбины компрессора может достигать 80 000 — 100 000 об / мин, что увеличивает общую рабочую температуру двигателя.
        • Двигатели с турбонаддувом также большую часть времени работают на более высоких настройках мощности.
        • Высокая температура мешает работе поршневого двигателя
        • Его совокупное воздействие может привести к выходу из строя поршня, кольца и головки блока цилиндров и вызвать термическое напряжение на другие рабочие компоненты.
        • Чрезмерная температура головки блока цилиндров может привести к детонации, которая, в свою очередь, может вызвать катастрофический отказ двигателя.
        • Двигатели с турбонаддувом особенно чувствительны к нагреванию
        • Таким образом, ключом к работе турбокомпрессора является эффективное управление теплом.
        • Пилот контролирует состояние двигателя с турбонаддувом с помощью манометра, тахометра, датчика температуры выхлопных газов / температуры на входе в турбину и температуры головки блока цилиндров.
        • Пилот управляет «тепловой системой» с помощью дроссельной заслонки, числа оборотов винта, смеси и заслонок капота.
        • При любой заданной крейсерской мощности смесь является наиболее важным элементом управления температурой выхлопных газов / на входе в турбину.
        • Дроссельная заслонка регулирует общий расход топлива, но соотношение топлива и воздуха регулируется смесью
        • Смесь, следовательно, контролирует температуру
        • Превышение температурных пределов при наборе высоты после взлета обычно не является проблемой, так как полностью обогащенная смесь охлаждается с избытком топлива
        • Однако в крейсерском режиме пилот обычно снижает мощность до 75% или менее и одновременно регулирует смесь.
        • Тщательно отслеживайте пределы температуры в крейсерских условиях, потому что именно там температура, скорее всего, достигнет максимума, даже если двигатель выдает меньшую мощность
        • Однако перегрев во время набора высоты по маршруту может потребовать полностью открытых створок капота и более высокой скорости полета.
        • Поскольку двигатели с турбонаддувом работают на высоте выше, чем двигатели без наддува, они более подвержены повреждениям в результате охлаждения.
        • Постепенное снижение мощности и тщательный контроль температуры важны на этапе спуска.
        • Пилоту может быть полезно опустить шасси, чтобы дать двигателю возможность работать, в то время как мощность снижена, и дать время для медленного восстановления.
        • Может также потребоваться немного обеднить смесь, чтобы устранить шероховатость при низких настройках мощности.
        • В турбокомпрессорах и нагнетателях используются две версии заслонок.
          • Пилот контролирует давление с помощью рычага управления и должен не забыть открыть перепускную заслонку перед запуском и посадкой
          • Изменяет положение перепускной заслонки для поддержания постоянного давления до достижения критической высоты, при которой перепускная заслонка будет полностью закрыта
    • Авиационный газотурбинный двигатель состоит из воздухозаборника, компрессора, камер сгорания, турбинной части и выхлопной трубы.
    • Турбинные двигатели создают тягу за счет увеличения скорости воздуха, проходящего через двигатель.
      • Тепло по существу равно тяге; чтобы получить больше тяги от двигателя, вы увеличиваете нагрев
    • Турбинные двигатели — очень востребованные силовые установки самолетов
    • Отличаются плавной работой и высокой удельной мощностью, и в них используется легкодоступное авиакеросин.
    • До недавних достижений в области материалов, конструкции двигателей и производственных процессов использование газотурбинных двигателей в малых / легких производственных самолетах было непомерно затратным.
    • Сегодня несколько производителей авиационной техники производят или планируют производить малые / легкие самолеты с турбинными двигателями.
    • Эти меньшие по размеру самолеты с турбинным двигателем обычно вмещают от трех до семи пассажиров и называются очень легкими реактивными самолетами (VLJ) или микро-реактивными самолетами.
      • Всего существует авиадурбинных двигателей четырех типов:
      • Путь, по которому воздух проходит через двигатель, и то, как вырабатывается мощность, определяет тип двигателя.
      • Отключить цикл Брайтона, который аналогичен 4-тактному циклу, за исключением того, что он поддерживает непрерывное сгорание, поскольку все этапы выполняются одновременно.
      • Пять основных компонентов:
        • Впускной канал
        • Компрессор
        • Камера сгорания (или камеры)
        • Турбина (или турбины)
        • Выхлоп в сборе
      • Есть три типа компрессоров: центробежный поток, осевой поток и центробежно-осевой поток
      • Сжатие входящего воздуха в двигателе с центробежным потоком достигается за счет ускорения воздуха наружу перпендикулярно продольной оси машины
      • Двигатель с осевым потоком сжимает воздух с помощью ряда вращающихся и неподвижных крыльев, перемещая воздух параллельно продольной оси [Рис. 8]
      • В конструкции с центробежно-осевым потоком используются оба типа компрессоров для достижения желаемого сжатия.
      • Справочник пилотов по авиационным знаниям, двухконтурный осевой компрессор
      • Справочник пилотов по авиационным знаниям, двухконтурный осевой компрессор
      • > Справочник пилота по авиационным знаниям, турбореактивный двигатель
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбореактивный двигатель
      • Ускорение воздушной массы через двигатель создает тягу
      • Турбореактивный двигатель состоит из четырех секций: компрессора, камеры сгорания, турбинной секции и выхлопной [Рис. 9].
      • Секция компрессора пропускает всасываемый воздух с высокой скоростью в камеру сгорания.
        • Степень сжатия компрессора отражает увеличение давления
        • Например, степень сжатия от 10 до 1 означает, что компрессор увеличивает начальное значение фунтов на квадратный дюйм (PSI), скажем, 15, до 150.
      • Камера сгорания содержит впускное отверстие для топлива и воспламенитель для горения
      • Расширяющийся воздух приводит в движение турбину, которая соединена валом с компрессором, обеспечивая работу двигателя
      • Ускоренные выхлопные газы двигателя обеспечивают тягу.
        • Это базовое применение сжатия воздуха, воспламенения топливно-воздушной смеси, выработки энергии для автономной работы двигателя и выхлопа для движения.
      • Турбореактивные двигатели ограничены по дальности и выносливости
      • Они также медленно реагируют на дросселирование при низких скоростях компрессора.
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовинтовой двигатель
      • Разработан для обеспечения требований к мощности самолетов большего размера.
      • Турбовинтовые двигатели способны развивать 2/12 лошадиных сил на фунт веса
      • Турбовинтовой двигатель — это газотурбинный двигатель, преобразующий большую часть энергии газа в механическую энергию, которая приводит в движение воздушный винт через редуктор [Рис. 10].
      • Выхлопные газы приводят в движение силовую турбину, соединенную валом, приводящим в движение редуктор в сборе.
        • Редуктор преобразует высокие обороты, низкий крутящий момент в низкие обороты, высокий крутящий момент для предотвращения попадания кончиков лопастей в звуковой поток
      • Понижающая передача необходима, потому что оптимальная работа гребного винта достигается при гораздо более низких оборотах, чем рабочие обороты двигателя.
      • Турбовинтовые двигатели — это компромисс между турбореактивными двигателями и поршневыми силовыми установками.
      • Турбовинтовые, вообще говоря, ограничены на высоте темпами, ограничены на малой высоте крутящим моментом
      • Турбовинтовые двигатели наиболее эффективны на скоростях от 250 до 400 миль в час (миль / ч) и высотах от 18 000 до 30 000 футов.
      • Они также хорошо работают на малых скоростях, необходимых для взлета и посадки, и экономичны.
      • Минимальный удельный расход топлива турбовинтового двигателя обычно достигается в диапазоне высот от 25000 футов до тропопаузы.
          • Он состоит из базовой механики реактивного двигателя: компрессора, камеры сгорания и турбины / выхлопа
          • Электронным способом измеряет крутильное отклонение (скручивание), которое возникает в передающем мощность валу, который соединяет силовой и редукторный узел в сборе
          • Эта закрутка —
          • лошадиных сил
          • Снижает обороты двигателя в пределах эффективных оборотов винта
          • Соотношение на некоторых установках достигает 13: 1
          • Это большое передаточное число необходимо, потому что газовая турбина должна работать на очень высоких оборотах для эффективного производства энергии, в то время как пропеллер этого не делает.
          • Для повышения эффективности гребного винта угол лопастей изменяется для увеличения или уменьшения мощности, в то время как частота вращения двигателя остается прежней.
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовинтовой двигатель
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовентиляторный двигатель
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовентиляторный двигатель
      • Турбовентиляторные двигатели
      • сочетают в себе некоторые из лучших характеристик турбореактивного двигателя и турбовинтового двигателя [Рис. 11].
      • Самолет с турбовентиляторным двигателем имеет меньшую взлетную дистанцию ​​и развивает большую тягу на набор высоты, чем турбореактивный двигатель примерно того же размера, что позволяет увеличить полную массу.
      • Турбореактивные двухконтурные двигатели создают дополнительную тягу, отклоняя вторичный воздушный поток вокруг камеры сгорания.
        • Поскольку вентилятор находится внутри кожуха, на воздушный поток через вентилятор не влияет скорость самолета
      • Обводной воздух турбореактивного двигателя создает повышенную тягу, охлаждает двигатель и способствует подавлению шума выхлопных газов.
        • High-bypass обычно используется для повышения эффективности, например, на коммерческих самолетах
        • Low-bypass обычно используется для высокоскоростных самолетов, таких как военные истребители.
      • Регулировка байпаса обеспечивает крейсерскую скорость турбореактивного типа и снижает расход топлива
      • Входящий воздух, который проходит через турбовентиляторный двигатель, обычно разделяется на два отдельных потока воздуха.
        • Один поток проходит через ядро ​​двигателя, а второй поток обходит ядро ​​двигателя
        • Из-за большого количества воздуха, который сжимается и ускоряется вентилятором, воздух полностью обходит секции горелки и турбины.
      • Поскольку воздух не нагревается за счет сжигания топлива для получения тяги, турбовентиляторный двигатель имеет более низкий расход топлива
      • Именно этот байпасный поток воздуха отвечает за термин «байпасный двигатель».
      • Коэффициент двухконтурности турбовентиляторного двигателя относится к соотношению массового расхода воздуха, проходящего через вентилятор, к массовому расходу воздуха, проходящего через сердечник двигателя.
      • Более низкая скорость газа на выходе из выхлопной трубы двигателя также означает, что турбовентиляторные двигатели работают тише.
      • Турбовентиляторы лучше всего работают при низких температурах, высоком атмосферном давлении и высоких оборотах.
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовентиляторный двигатель
      • Справочник пилота по авиационным знаниям, турбовентиляторный двигатель
      • Турбовальные двигатели передают мощность на вал через трансмиссию, которая приводит в движение не винт (ротор) [Рис. 11]
      • Самая большая разница между турбореактивным двигателем и турбовальным двигателем заключается в том, что в турбореактивном двигателе большая часть энергии, производимой расширяющимися газами, приводит в движение турбину, а не создает тягу.
      • Обладают высокой удельной мощностью
      • На многих вертолетах используется турбовальный газотурбинный двигатель
      • Осевые силовые агрегаты на больших самолетах часто представляют собой турбовальные двигатели
    • Двигательные приборы, которые показывают давление масла, температуру масла, частоту вращения двигателя, температуру выхлопных газов и расход топлива, являются общими как для турбинных, так и для поршневых двигателей
    • Однако некоторые приборы являются уникальными для газотурбинных двигателей.
    • Эти приборы показывают степень сжатия двигателя, давление на выходе турбины и крутящий момент.
    • Кроме того, большинство газотурбинных двигателей имеют несколько приборов для измерения температуры, называемых термопарами, которые предоставляют пилотам показания температуры в секции турбины и вокруг нее.
      • Пилот газотурбинного самолета напрямую не управляет двигателем
      • Отношение лоцмана к силовой установке соответствует отношению капитана мостика на корабле.
        • Офицер мостика получает реакцию двигателя, передавая приказы механику под палубой, который, в свою очередь, фактически перемещает дроссель двигателя
      • Органы управления определяют некоторые или все следующие рабочие параметры двигателя:
        • Требования пилота (положение дроссельной заслонки)
        • Температура на входе компрессора
        • Давление нагнетания компрессора
        • Давление горелки
        • Давление на входе компрессора
        • об / мин
        • Температура турбины
        • Высота
      • Управление топливом определяет подачу топлива в камеру сгорания двигателя, автоматически обеспечивая подачу топлива в соответствии с условиями работы двигателя
      • Изменения расхода топлива ограничены для обеспечения быстрого разгона и замедления без остановок.
      • Датчик степени сжатия двигателя (EPR) показывает выходную мощность турбореактивного / турбовентиляторного двигателя
      • EPR — отношение давления на выходе турбины к давлению на входе компрессора
      • Измерения давления регистрируются датчиками, установленными на входе и выходе двигателя.
      • После сбора данные отправляются на датчик дифференциального давления, который отображается на приборном индикаторе EPR в кабине экипажа.
      • Конструкция системы EPR
      • автоматически компенсирует влияние воздушной скорости и высоты.Изменения температуры окружающей среды требуют корректировки показаний EPR для обеспечения точных настроек мощности двигателя.
      • Ограничивающим фактором в газотурбинном двигателе является температура секции турбины
      • Необходимо внимательно следить за температурой секции турбины, чтобы предотвратить перегрев лопаток турбины и других компонентов секции выхлопа.
      • Одним из распространенных способов контроля температуры секции турбины является датчик EGT.EGT — это предел эксплуатации двигателя, используемый для контроля общих условий работы двигателя
      • Варианты систем EGT носят разные названия в зависимости от расположения датчиков температуры
      • Обычные датчики температуры турбины включают датчик температуры на входе в турбину (TIT), датчик температуры на выходе из турбины (TOT), датчик межкаскадной температуры турбины (ITT) и датчик температуры газа в турбине (TGT)
      • Измеритель крутящего момента для измерения выходной мощности турбовинтового двигателя / турбовального двигателя
      • Крутящий момент — это крутящая сила, приложенная к валу
      • Моментометр измеряет мощность, приложенную к валу
      • Турбовинтовые и турбовальные двигатели создают крутящий момент для привода гребного винта
      • Моментометры калибруются в процентах, фут-фунтах или фунтах на кв. Дюйм.
      • N1 представляет собой частоту вращения компрессора низкого давления и отображается на индикаторе в процентах от расчетной частоты вращения
      • После пуска частота вращения компрессора низкого давления регулируется турбинным колесом N1.
      • Колесо турбины N1 соединяется с компрессором низкого давления через концентрический вал
      • N2 представляет собой частоту вращения компрессора высокого давления и отображается на индикаторе в процентах от проектной об / мин.
      • Турбинное колесо N2 управляет компрессором высокого давления
      • Колесо турбины N2 соединяется с компрессором высокого давления через концентрический вал
    • Большое разнообразие газотурбинных двигателей делает непрактичным охват конкретных рабочих процедур, но есть определенные эксплуатационные соображения, общие для всех газотурбинных двигателей
      • Самая высокая температура в любом газотурбинном двигателе наблюдается на входе в турбину
      • Таким образом, температура на входе в турбину обычно является ограничивающим фактором при работе газотурбинного двигателя.
      • Тяга турбинного двигателя напрямую зависит от плотности воздуха
      • С уменьшением плотности воздуха уменьшается и тяга
      • Кроме того, поскольку плотность воздуха уменьшается с повышением температуры, повышение температуры также приводит к уменьшению тяги.
      • В то время как как турбинные, так и поршневые двигатели в определенной степени подвержены влиянию высокой относительной влажности, турбинные двигатели будут испытывать незначительную потерю тяги, а поршневые двигатели — значительную потерю тормозной мощности.
      • Для запуска газотурбинных двигателей требуется либо внешнее наземное оборудование, либо использование вспомогательной силовой установки (ВСУ)
      • APU — это небольшой газотурбинный двигатель, установленный на самолете, используемый для создания источника воздуха для питания стартера (ов) воздушной турбины или для увеличения подачи отбираемого из двигателя воздуха в систему экологического контроля.
    • Из-за конструкции и функции воздухозаборника газотурбинного двигателя всегда существует возможность попадания мусора
      • Обломки посторонних предметов, или FOD, которые вызывают значительные повреждения, в частности, секциям компрессора и турбины.
    • Когда происходит проглатывание мусора, это называется посторонним предметом (FOD)
    • Типичный FOD состоит из небольших зазубрин и вмятин, вызванных попаданием мелких предметов с аппарели, рулежной дорожки или взлетно-посадочной полосы, но также имеет место повреждение FOD, вызванное столкновением с птицами или проглатыванием льда.
    • Иногда FOD приводит к полному разрушению двигателя
    • Профилактика FOD является первоочередной задачей
    • Некоторые воздухозаборники двигателя имеют тенденцию образовывать водоворот между землей и воздухозаборником во время наземных операций.
    • На эти двигатели может быть установлен вихревой рассеиватель
    • Также можно использовать другие устройства, такие как экраны и / или дефлекторы.
    • Предполетные процедуры включают визуальный осмотр на предмет любых признаков FOD
    • Двигатели работают на воздухе и топливе
    • Поскольку воздух — это практически само собой разумеющееся, когда двигатель выходит из строя, подозревается топливо
      • Возгорание пламени происходит при работе газотурбинного двигателя, в котором возгорание в двигателе непреднамеренно гаснет
      • Если соотношение топливо / воздух в камере сгорания превышает предел богатой смеси, пламя гаснет.
      • Обычно это происходит из-за очень быстрого разгона двигателя, при котором слишком богатая смесь вызывает падение температуры топлива ниже температуры сгорания.
        • Недостаточный воздушный поток для поддержания горения способствует возникновению пламени
      • Более частое возгорание происходит из-за низкого давления топлива и низких оборотов двигателя, которые обычно связаны с полетом на большой высоте.
      • Эта ситуация также может возникать, когда двигатель дросселируется во время спуска, что может вызвать срыв пламени в обедненной смеси.
      • Слабая смесь может легко вызвать потухание пламени даже при нормальном потоке воздуха через двигатель
      • Любое прерывание подачи топлива может привести к возгоранию.
        • Это может быть связано с длительным необычным поведением, неисправной системой управления подачей топлива, турбулентностью, обледенением или нехваткой топлива
      • Симптомы возгорания обычно такие же, как и после отказа двигателя
      • Если срыв пламени вызван временным состоянием, например, дисбалансом между потоком топлива и частотой вращения двигателя, исправьте ситуацию и попытайтесь запустить воздушный пуск.
      • В любом случае пилоты должны следовать применимым аварийным процедурам, изложенным в AFM / POH
      • Как правило, эти процедуры содержат рекомендации относительно высоты и скорости полета, при которых запуск с воздуха наиболее вероятен.
      • Справочник пилота по авиационным знаниям,
        Normal Vs.Искаженный воздушный поток на входе
      • Лопатки компрессора представляют собой небольшие профили и подчиняются тем же аэродинамическим принципам, что и любой профиль.
      • Лопатка компрессора имеет угол атаки, который зависит от скорости поступающего воздуха и скорости вращения компрессора.
      • Эти две силы объединяются, образуя вектор, который определяет фактический угол атаки профиля по отношению к приближающемуся воздуху на впуске [Рис. 13].
      • Остановка компрессора — это дисбаланс между двумя векторными величинами, скоростью на входе и скоростью вращения компрессора.
      • Останов компрессора происходит, когда угол атаки лопаток компрессора превышает критический угол атаки
      • В этот момент плавный воздушный поток прерывается, создавая турбулентность с колебаниями давления.
      • Остановка компрессора приводит к замедлению потока воздуха в компрессоре и его застаиванию, иногда меняя направление на противоположное [Рис. 6-28]
      • Останов компрессора может быть кратковременным и прерывистым или устойчивым и тяжелым
      • Признаками кратковременного / прерывистого срыва обычно являются прерывистый «взрыв» в виде обратной вспышки, и имеет место реверсирование потока.
      • Если срыв развивается и становится устойчивым, сильная вибрация и громкий рев могут возникнуть из-за непрерывного реверсирования потока
      • Часто приборы в кабине летного экипажа не показывают умеренного или кратковременного сваливания, но они указывают на развитое сваливание.
      • Типичные показания приборов включают колебания частоты вращения и повышение температуры выхлопных газов.
      • Большинство кратковременных остановок не вредны для двигателя и часто проходят сами собой после одной или двух пульсаций.
      • Немедленная возможность серьезного повреждения двигателя из-за устойчивого останова.
      • Восстановление должно осуществляться за счет быстрого уменьшения мощности, уменьшения угла атаки самолета и увеличения скорости полета.
      • Хотя все газотурбинные двигатели подвержены остановкам компрессора, большинство моделей имеют системы, препятствующие этому.
      • Одна система использует регулируемую входную направляющую лопатку (VIGV) и регулируемые лопатки статора, которые направляют поступающий воздух в лопасти ротора под соответствующим углом.
      • Для предотвращения срывов давления воздуха эксплуатировать ЛА в пределах параметров, установленных заводом-изготовителем.
      • Если происходит остановка компрессора, следуйте процедурам, рекомендованным в AFM / POH
      • Это происходит в газотурбинных двигателях, использующих те же принципы, что и сваливание крыла самолета.
      • Компрессоры турбинных двигателей имеют форму аэродинамического профиля, и когда воздушный поток нарушается, он вызывает остановку, которая создает проблемы с давлением, что приводит к видимой и слышимой остановке.
    • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям,
      Тяга против скорости и лобовое сопротивление
    • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям,
      Тяга против скорости и лобовое сопротивление
    • Можно сравнить характеристики поршневой силовой установки и различных типов газотурбинных двигателей [Рис. 14].
    • Чтобы сравнение было точным, необходимо использовать тяговую мощность (полезную мощность) для поршневой силовой установки, а не тормозную мощность.
      • Использовать чистую тягу для турбинных двигателей
    • Кроме того, конструкция и размеры самолета должны быть примерно такими же.
    • При сравнении производительности полезны следующие определения:
        • Тормозная мощность (л. С.) — это мощность, передаваемая на выходной вал.
        • Тормозная мощность — это фактическая полезная мощность
        • Чистая тяга, создаваемая турбореактивным или двухконтурным двигателем
        • Тяга в лошадиных силах (THP) — это мощность, эквивалентная тяге, создаваемой турбореактивным или двухконтурным двигателем.
        • Что касается турбовинтовых двигателей, сумма мощности на валу (SHP), передаваемой на гребной винт, и THP, производимая выхлопными газами, измеряется как эквивалентная мощность на валу (ESHP)
        • На рисунке 6-29 показано сравнение двигателей четырех типов по чистой тяге при увеличении скорости полета.
        • Эта цифра предназначена только для пояснительных целей и не для конкретных моделей двигателей
    • Построив кривую характеристик для каждого двигателя, можно сравнить максимальное изменение скорости воздушного судна с типом используемого двигателя.
    • Поскольку график является лишь средством сравнения, численные значения чистой тяги, скорости самолета и сопротивления не включены.
    • Сравнение четырех силовых установок на основе чистой тяги делает очевидными определенные рабочие характеристики.
    • В диапазоне скоростей, показанном слева от линии A, поршневой силовой агрегат превосходит другие три типа
    • Турбовинтовой двигатель превосходит турбовентиляторный в диапазоне слева от строки C
    • Турбореактивный двигатель превосходит турбореактивный в диапазоне слева от строки F
    • Турбореактивный двухконтурный двигатель превосходит поршневую силовую установку справа от линии B и турбовинтовой справа от линии C
    • Турбореактивный двигатель превосходит поршневую силовую установку справа от линии D, турбовинтовой справа от линии E и ТРДД справа от линии F
    • Точки, где кривая сопротивления самолета пересекается с кривыми чистой тяги, являются максимальной скоростью самолета.
    • Вертикальные линии от каждой точки до базовой линии графика показывают, что турбореактивный самолет может развивать более высокую максимальную скорость, чем самолет, оснащенный двигателями других типов.
    • Самолет, оборудованный турбовентиляторным двигателем, будет развивать более высокую максимальную скорость, чем самолет, оснащенный турбовинтовой или поршневой силовой установкой.
      • Форсажные камеры работают как прямоточная воздушная форсунка, при этом распыленное топливо, смешанное с отходящими газами сгорания / нагнетаемым воздухом байпасного вентилятора, создает дополнительную тягу
      • Эти системы производят примерно вдвое большую тягу при четырехкратном расходе топлива
    • Двигатели предназначены для работы при указанной температуре
      • В результате как низкие, так и высокие температуры опасны для здоровья двигателя
    • Чрезмерное время простоя (т.е.е., быстрые спуски) может охладить двигатель ниже рабочих температур
    • В самолетах с карбюратором это может привести к неправильному распылению топлива в карбюраторе, нарушая топливно-воздушную смесь.
    • Резкие (плавные / устойчивые) изменения дроссельной заслонки усугубляют эти ситуации
    • Все двигатели выполняют четыре цикла / стадии, но способ их выполнения будет отличаться.
    • Силовые установки сложны и взаимодействуют с другими системами самолета.
    • Обратите внимание, что в то время как капот относится к кожуху двигателя, обтекатель обычно относится к другим частям самолета, таким как шасси.
    • Системы запуска двигателя многочисленны и продолжают развиваться с появлением таких технологий, как электронные системы зажигания.
    • Такие системы включают, но не ограничиваются:
    • Информацию, относящуюся к конкретному двигателю вашего летательного аппарата, можно найти в Информационном руководстве для пилота / Руководстве по эксплуатации для пилота.
    • Чтобы узнать больше о спирали, нарисованной на передней части газотурбинных двигателей, посетите Mentour Pilot на YouTube.
    • Все еще что-то ищете? Продолжить поиск:

    Copyright © 2021 CFI Notebook, Все права защищены.| Политика конфиденциальности | Условия использования | Карта сайта | Патреон | Контакты

    Power Piston — обзор

    На входном конце червячного вала, известном как червячная головка, находятся два поршня челночного клапана, оси которых расположены под прямым углом к ​​червячному валу. Поскольку они собраны внутри червячной головки, они вращаются вместе с ней.

    Привод передается с полого входного вала на червячный вал через торсион. Перемещение челночных клапанов относительно червячного вала, в котором находятся клапаны, обеспечивается полым входным валом с двумя зубьями.Каждый зубец входит в поперечное отверстие, расположенное посередине между концами челночного клапана.

    Когда рулевое колесо поворачивается, реакция шины на землю на передних опорных колесах вызывает скручивание торсиона в соответствии с крутящим моментом, прилагаемым к валу рулевой колонки. Следовательно, относительное угловое перемещение червячного вала к входному валу увеличивается пропорционально входному крутящему моменту на рулевом колесе, так что оба челночных клапана будут смещены на одинаковую величину из среднего нейтрального положения.Как только усилие на рулевом колесе ослабляется, упругий торсион обеспечивает возврат двух челночных клапанов в нейтральное или среднее положение. Функция этих челночных клапанов заключается в передаче жидкости под давлением в соответствии с входным крутящим моментом рулевого управления от нагнетательного порта насоса к тому или иному концу встроенного силового цилиндра, в то время как жидкость из противоположного конца цилиндра выпускается и возвращается в резервуар.

    Работа регулирующего клапана и силового поршня

    Нейтральное положение (рис.9.19 (a)) Жидкость из насоса течет в кольцевую камеру, окружающую червячную головку, и вокруг нее в плоскости, аналогичной плоскости челночных клапанов, где она воздействует на открытые торцевые поверхности поршней челночных клапанов.

    Когда челночные клапаны находятся в нейтральном положении, жидкость перемещается через впускные каналы на правом конце поршней челночных клапанов к двум кольцевым канавкам на периферии червячной головки. Затем жидкость проходит из кольцевых канавок червячной головки в левую сторону силового поршня через горизонтальный длинный канал и секторную камеру, а также на правую поверхность поршня непосредственно через короткий канал.Из канавок червячной головки жидкость также будет течь в обратные канавки челночного клапана, через каждую площадку возвратной канавки, которая совмещена с выходной канавкой, в среднюю область заточки челночного клапана и в торсионную штангу и камеру входного вала. Наконец, жидкость выходит из возвратной трубы обратно в резервуар насоса.

    Поворот влево (вращение против часовой стрелки) (Рис. 9.19 (b)) Вращение против часовой стрелки рулевого колеса относительно переднего колеса и противодействующее сопротивление земли искажает торсион, поскольку входной крутящий момент передается на вал червяка через торсион .Скручивание торсиона означает, что червячный вал также вращается против часовой стрелки, но его угловое перемещение будет меньше смещения первичного вала. В результате зубцы входного вала сдвигают верхний и нижний челночные клапаны влево и вправо соответственно. Соответственно, это движение закрывает как впускной, так и обратный каналы верхнего челночного клапана и в то же время открывает как впускной, так и обратный каналы нижнего челночного клапана.

    Теперь жидкость может течь из насоса в кольцевое пространство червячной головки, выполненное во внешнем корпусе.Затем он проходит от нижнего воздухозаборника челночного клапана к правой кольцевой канавке червячной головки. Перекачка жидкости завершается, когда она поступает в левый силовой цилиндр через секторный вал. Величина усиления мощности является функцией увеличения давления на левой стороне поршня, что соответствует протяженности отверстия впускного канала челночного клапана, вызванного относительными угловыми перемещениями как входного вала, так и вала червяка.

    При перемещении силового поршня вправо жидкость вытесняется с правой стороны силового цилиндра, где она течет через кольцевую канавку червячной головки к нижнему обратному каналу челночного клапана к центральному торсиону и камере входного вала.Затем он возвращается в резервуар через гибкий возвратный трубопровод.

    Поворот вправо (вращение по часовой стрелке) (рис. 9.19 (c)) При вращении рулевого колеса по часовой стрелке через торсион передается крутящий момент на червяк пропорционально реакции шины на землю и приложенному усилию. Из-за приложенного крутящего момента торсион скручивается так, что угловое движение червячного вала отстает от смещения первичного вала. Следовательно, зубчатый вход будет вращаться по часовой стрелке к червячной головке.

    При движении входного вала по часовой стрелке относительно червячной головки поршень верхнего челночного клапана перемещается вправо, а поршень нижнего челночного клапана перемещается влево. Следовательно, верхний челночный клапан открывает и впускной, и обратный каналы, а нижний челночный клапан закрывает и впускной, и обратный каналы.

    В этих условиях жидкость течет от насоса в кольцевое пространство вокруг червячной головки в плоскости челночных клапанов. Затем он поступает в верхнее впускное отверстие клапана, заполняет кольцевое пространство клапана и проходит вокруг левой канавки червячной головки.Наконец, жидкость течет через короткий горизонтальный канал в правую сторону силового цилиндра, где пропорционально увеличению давления перемещает поршень влево. Соответственно зубчатая рейка и зубья сектора заставляют вал сектора вращаться против часовой стрелки.

    В то время как жидкость расширяет правую сторону силового цилиндра, левая сторона силового цилиндра сжимается, так что жидкость будет вытесняться через длинный горизонтальный канал в правую кольцевую канавку червячной головки.Затем жидкость течет обратно в резервуар через возвратную канавку верхнего челночного клапана и землю, через торсион и камеру входного вала и, наконец, обратно в резервуар.

    бензиновый двигатель | Британника

    бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

    Типы двигателей

    Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

    бензиновые двигатели

    Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

    Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Четырехтактный цикл

    Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

    Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

    Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

    Encyclopædia Britannica, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

    газотурбинный двигатель | Британника

    газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины. Этот термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего, по меньшей мере, из компрессора, камеры сгорания и турбины.

    Общие характеристики

    Полезная работа или тяга может быть получена от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу, ускоряя поток выхлопных газов турбины через сопло. Такой двигатель, который при той же мощности намного меньше и легче поршневого двигателя внутреннего сгорания, может производить большую мощность. Поршневые двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью механизма коленчатого вала, в то время как газовая турбина передает мощность вращающегося вала напрямую.Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты для эффективного агрегата должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих во время работы. Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.

    Циклы газотурбинного двигателя

    Большинство газовых турбин работают в открытом цикле, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре, а затем подается в камеру сгорания.Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который обходится вокруг секции горения и затем смешивается с очень горячими газами сгорания, необходим для поддержания температуры на выходе из камеры сгорания (фактически, на входе в турбину) на достаточно низком уровне, чтобы турбина могла работать непрерывно. Если установка должна производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остальная часть доступна для обеспечения работы вала генератора, насоса или другого устройства.В реактивном двигателе турбина предназначена для обеспечения мощности, достаточной для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины с промежуточным давлением (выше местного атмосферного давления) и проходит через сопло для создания тяги.

    В первую очередь рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при температуре 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаль, он затем поглощает тепло из топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C перед тем, как расшириться через турбину обратно до атмосферного. давление.Этот идеализированный блок потребует выходной мощности турбины 1,68 киловатт на каждый киловатт полезной мощности с 0,68 киловатт, потребляемым для привода компрессора. Тепловой КПД установки (чистая произведенная работа, разделенная на энергию, добавленную через топливо) составит 48 процентов.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Фактическая производительность при простом разомкнутом цикле

    Если для агрегата, работающего в пределах одного и того же давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов ( i.e., , работа идеального компрессора равна 0,8 фактической работы, в то время как фактическая мощность турбины в 0,8 раза больше идеальной мощности), ситуация кардинально меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый киловатт производимой полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатт, а работа компрессора становится 1,71 киловатт. Тепловой КПД падает до 25,9 процента. Это демонстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложность разработки эффективных компрессоров, даже более эффективных, чем эффективные турбины, задерживала разработку газотурбинного двигателя.Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.

    КПД и выходную мощность можно увеличить за счет повышения температуры на входе в турбину. Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбины движутся с высокой скоростью и подвергаются серьезным центробежным напряжениям, температура на входе в турбину выше 1100 ° C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует также оптимальное соотношение давлений.Современные авиационные газовые турбины с охлаждением лопаток работают при температурах на входе в турбину выше 1370 ° C и при соотношении давлений около 30: 1.

    Промежуточное охлаждение, повторный нагрев и регенерация

    В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на вес и диаметр. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по простому циклу Брайтона, идеализированному выше. Эти ограничения не применяются к стационарным газовым турбинам, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности.Усовершенствования могут включать (1) уменьшение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) уменьшение расхода топлива за счет регенерации.

    Первое усовершенствование будет заключаться в сжатии воздуха почти постоянной температуры. Хотя это не может быть достигнуто на практике, это можно приблизить с помощью промежуточного охлаждения (, т.е. путем сжатия воздуха в два или более этапов и его водяного охлаждения между этапами до его начальной температуры).Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха и, соответственно, необходимую работу по сжатию.

    Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения. Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.

    Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье улучшение.Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано со значительным увеличением начальной стоимости и будет экономичным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.

    Газовых энергетических циклов — Механическая инженерия: термодинамика

    В 1824 году Карно предложил особый цикл работы ТЭЦ, который избегал всех необратимых моментов.Он состоял из четырех процессов, двух изотермических и двух адиабатических. Процесс происходит между источником тепла с температурой T h и радиатором с температурой T c . Система представляет собой массу газа за поршнем. Цикл на диаграмме p-v показан ниже:

    В состоянии A газ имеет температуру Th и баллон полностью изолирован

    Адиабатическое расширение (от A до B)

    Газ расширяется адиабатически и очень медленно, т.е. квазистатически (и, следовательно, обратимо).По мере расширения газа его U уменьшается (dU = Q-W), а его температура падает, пока не достигнет T c .

    Изотермическое сжатие (от B до C)

    Когда газ достигает температуры T c , тепловой резервуар с температурой T c приводится в контакт с концом цилиндра. Затем газ квазистатически сжимается из состояния B в C и при постоянной температуре с передачей тепла от газа к резервуару через незначительную разницу температур.Таким образом, процесс от B до C также обратим

    Адиабатическое сжатие (от C до D)

    При C тепловой резервуар при температуре T c удаляется и изоляция устанавливается на место. Затем медленное сжатие от C до D. В D температура достигает T ч . Снова процесс обратимый

    Изотермическое расширение (от D до A)

    В точке D резервуар тепла с температурой T h приводится в контакт с цилиндром, и в результате происходит медленное изотермическое расширение из состояния D в состояние A после завершения цикла.
    Можно показать, что КПД этой реверсивной ТЭЦ зависит только от температуры.
    Термодинамическая шкала температур

    Теорема
    Все реверсивные циклические двигатели, работающие между двумя одинаковыми температурными уровнями, имеют одинаковый (максимальный) КПД.

    Доказательство:
    Предположим, что верно обратное, и покажем перед тем, как создается PMM2.
    Поскольку все реверсивные двигатели, независимо от их внутренних процессов или материалов, работающих между одними и теми же двумя тепловыми резервуарами, имеют одинаковый КПД, то должен быть какой-то общий фактор, определяющий КПД.Очевидно, что единственным общим фактором является температура двух резервуаров. Следовательно, эффективность реверсивного теплового двигателя зависит от температуры тепловых резервуаров, с которыми он обменивается энергией. (Мы покажем это более строго для цикла Карно с идеальным газом в качестве рабочего вещества.) термометр и прибор.Таким образом, шкала температуры, которая не зависит от какого-либо конкретного вещества, является наиболее желательной. Теперь эффективность цикла Карно не зависит от рабочего вещества и зависит только от температуры. Этот факт можно использовать для определения шкалы температур ПД. Теперь рассмотрим следующую диаграмму:

    Показывает три тепловых резервуара и три реверсивных двигателя, работающих по циклу Карно.

    T1 — самая высокая температура, T3 самая низкая и T2 — промежуточная температура.
    Q1 одинаков для двигателей A и C.
    Два двигателя вместе (A&B) должны иметь такой же КПД, что и (c) (они работают при одинаковых температурах).
    Следовательно, 1W2 + 2W3 = 1W3 и Q3 одинаков для обеих сторон.
    Поскольку эффективность цикла Карно зависит только от температуры:


    Применяя их к различным двигателям, мы получаем:

    Но …
    Таким образом …

    Теперь LHS является функцией T1 и T3 (а не T2), и поэтому правая часть уравнения также должна быть функцией T1 и T3 (а не T2) i.е. функция должна быть

    Таким образом, f (T2) сократится из продукта
    Следовательно:
    В общем:
    Есть несколько соотношений, которые будут удовлетворять этому уравнению, например:

    Логарифмический

    Линейный и так далее …

    Лорд Кельвин предложил линейную связь, т.е.
    (1) Это соотношение определяет термодинамическую (или абсолютную) шкалу температуры.
    При такой определенной температуре эффективность цикла Карно может быть выражена как
    (2)

    Примечание:

    (i) Невозможно достичь отрицательных температур по абсолютной шкале.Если TL отрицательный> 1, то есть PMM2, что невозможно.
    (ii) Невозможно (при отсутствии идеального изолятора) для конечной системы достичь нулевой температуры в абсолютном масштабе. Если TL = 0, то = 1, т.е. нарушает второй закон. Но мы можем очень близко подойти к T = 0.

    Единицы
    Уравнение (1) только определяет отношение абсолютной температуры, но не дает информации о шкале. В этом случае нам нужно определить только одну температурную точку, так как здесь нулевая температура.
    Отметьте тройную точку воды 273,16K
    Тогда температура таяния льда составит 273,16K, а кипящей воды при 1 атм — 373,15K, таким образом, сохраняя 100 единиц между температурой льда и точкой кипения, чтобы она соответствовала в единицах разнице температур по шкале Цельсия. .
    T ( o C) + 273,15 = T (K)
    Пример — максимальная эффективность
    Мы сказали, что максимально достижимая эффективность теплового двигателя соответствует КПД Карно (или обратимого) теплового двигателя.
    т.е.

    Максимальный КПД достигается, если мы сделаем T C как можно более низким, а T H как можно более высоким.
    T C практически ограничен температурой моря или океана, который находится рядом с электростанцией, т.е. 10-20 o C или 283-303K. Верхний предел устанавливается металлургическими свойствами и в настоящее время ограничен примерно 600 o ° C для легированной стали. Таким образом, максимально достижимый КПД двигателя составляет

    или 67%.

    Теперь, если мы уменьшим T C до точки кипения жидкого гелия, т.е. 40K, мы получим:

    Работает с системами, которые производят энергию, в которых рабочая жидкость остается газом на протяжении всего цикла (другими словами, нет изменения фазы).Двигатели
    с искровым зажиганием (бензиновые), двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) и обычные газотурбинные двигатели ( обычно называют двигателями внутреннего сгорания или двигателями внутреннего сгорания ) являются некоторыми примерами двигателей, которые работают на газовых циклах.

    Стандартные циклы воздуха

    Двигатели внутреннего сгорания: Сжигание топлива — нециклический процесс. Рабочая жидкость, топливовоздушная смесь претерпевает необратимые химические изменения в результате сгорания. Продукты выбрасываются из двигателя, а свежий заряд попадает внутрь.

    Следовательно, рабочее тело не подвергается термодинамическому циклу. Для анализа этих сложных газовых энергетических циклов разработаны стандартные воздушные циклы.
    В стандартном воздушном цикле определенная масса воздуха работает в полном термодинамическом цикле, где тепло добавляется и отводится с помощью внешних резервуаров , и все процессы в цикле обратимы .

    Сводка предположений, сделанных во время такого анализа: рабочая жидкость, воздух ведет себя как идеальный газ (предполагается, что удельная теплоемкость постоянна)
    Процесс горения заменяется добавлением тепла, а процесс выхлопа — отводом тепла
    Все процессы обратимы .
    Двигатели внутреннего сгорания
    Есть два типа поршневых двигателей:
    Искровое зажигание — цикл Отто
    Компрессионное зажигание — дизельный цикл

    Обзор двигателей

    IC

    Топливно-воздушная смесь протекает через впускной клапан и выпускные листы через выпускной клапан
    Преобразует возвратно-поступательное движение в вращательное движение с использованием поршня и коленчатого вала
    ВМТ; Верхняя мертвая точка: Положение поршня, образующее наименьший объем
    НМТ; Нижняя мертвая точка : Положение поршня, в котором он образует наибольший объем
    Ход поршня: Расстояние между ВМТ и НМТ
    Диаметр цилиндра: Диаметр поршня (внутренний диаметр цилиндра)
    Свободный зазор: сформированный минимальный объем
    Степень сжатия: отношение максимального объема к минимальному V BDC / V TDC
    Объем двигателя = (количество цилиндров) x (длина хода) x (площадь отверстия) (обычно указывается в кубических сантиметрах или литрах)
    MEP: среднее эффективное давление: A const.теоретическое давление, которое при воздействии на поршень производит такую ​​же работу, как и во время фактического цикла
    Wnet = MEP x площадь поршня x ход

    = MEP x рабочий объем
    4 Сток двигателя
    Цикл состоит из четырех различных тактов (процессов):
    Впуск
    Ход сжатия
    Рабочий ход
    Выпуск

    Цикл Отто


    Допущения для стандартного цикла воздуха, как описано ранее:
    Фиксированное количество воздуха ( идеальный газ ) для рабочего тела
    Процесс сгорания заменен Добавление тепла постоянного объема с поршнем в ВМТ
    Впуск и выпуск не учитываются, цикл завершен с отводом тепла постоянного объема с поршнем на BDC

    Все процессы считаются внутренне обратимыми

    Воздух-Стандартный цикл Отто
    Процесс 1-2 Изэнтропическое сжатие
    Процесс 2-3 Пост.добавление тепла по объему
    Процесс 3-4 Изэнтропическое расширение
    Процесс 4-1 Отвод тепла с постоянным объемом

    Цикл Отто — индикаторная диаграмма цикла Отто

    Диаграмма Отто, PV и TS

    Степень сжатия

    Из предыдущего определения степень сжатия =
    С фиксированной массой:

    1-2 Изэнтропическое сжатие

    Применение первого закона:

    U2-U1 = Q Win
    Q = 0 (так как обратимое адиабатическое сжатие)
    Win = U2-U1


    2-3 Добавление тепла с постоянным объемом


    Применение Первого закона:

    U3-U2 = + Qin W
    W = 0 (так как это процесс постоянного объема)
    Qin = U3-U2

    3-4 Изэнтропическое расширение

    Применение Первого закона:

    U4-U3 = Q Wout
    Q = 0 (ред.адиабатическое расширение)
    Wout = U4-U3

    4-1 Отвод тепла с постоянным объемом

    Применение Первый закон:
    U1-U4 = — Qout + W
    W = 0 (без работы поршня)
    Qout =
    =
    = Qout U4-U1


    Тепловая эффективность цикла Отто

    Тепловой КПД определяется по формуле:

    Предполагается, что удельная теплоемкость постоянна.


    Здесь y = 1,4 при температуре окружающей среды.

    Для повышения эффективности требуются более высокие степени сжатия, как показано ниже.

    Однако увеличение отношений давлений приведет к увеличению температуры воздух-топливо выше температуры, при которой смесь может самовоспламеняться.

    Это приведет к «детонации двигателя», что снизит производительность двигателя. Чтобы избежать таких ситуаций, обычно добавляют присадки, повышающие температуру самовоспламенения.

    4-тактный двигатель CI


    Цикл состоит из четырех отдельных тактов (процессов), как и в случае двигателей SI, за исключением того, что свеча зажигания заменяется топливной форсункой
    — Впуск
    — Такт сжатия
    — Рабочий ход
    — Выпуск

    Здесь топливо впрыскивается, когда поршень приближается к ВМТ, то есть когда воздух имеет максимальную температуру из-за сжатия.
    Начинается процесс сгорания

    Топливо впрыскивается после того, как поршень начинает двигаться вниз. Объем увеличивается, с другой стороны, топливо испаряется, заполняя объем.Таким образом, давление внутри остается примерно одинаковым.

    Следовательно, можно считать, что горение происходит при постоянном давлении.

    Дизельный цикл


    Допущения для стандартного цикла воздуха, как описано ранее:
    — Фиксированное количество воздуха ( идеальный газ ) для рабочего тела
    — Процесс горения заменен добавление тепла при постоянном давлении
    — Впуск и выпуск не учитываются, цикл завершен отвод тепла постоянного объема с поршнем на BDC
    — Все процессы считаются внутренне обратимыми

    Воздух-Стандартный цикл Отто
    Процесс 1-2 Изэнтропическое сжатие
    Процесс 2-3 Пост.добавление тепла под давлением
    Процесс 3-4 Изэнтропическое расширение
    Процесс 4-1 Отвод тепла с постоянным объемом

    Диаграмма T-S и P-V дизеля


    Три объемных соотношения
    Из предыдущего определения:

    Тепловой КПД дизельного цикла


    Дано:

    (1)

    Процесс 1-2: изэнтропическое сжатие
    (2)
    Процесс 2-3: изобарическое тепловыделение
    (3)
    Процесс 3-4: изэнтропическое расширение
    (4)
    Тепловая эффективность

    От 2, 3 и 4 всех температур можно выразить через T3.


    Сравнение циклов Отто и дизельного двигателя
    Для данного rc более высокий тепловой КПД достигается за счет более высокой степени сжатия rv , а для данного rv более высокий тепловой КПД достигается за счет снижения
    коэффициента отсечки rc


    Однако меньший rc дает меньшую чистую работу за цикл, поэтому для достижения той же мощности при более низких значениях rc требуются более высокие обороты двигателя.

    Сравнение циклов Отто и Дизеля

    Следовательно, эффективность дизельного цикла ниже, чем у отто-цикла при той же степени сжатия. Однако преимущества дизельных двигателей перед бензиновыми в том, что мы можем работать при более высоких степенях сжатия без самовоспламенения, а топливо дешевле.

    Газотурбинные электростанции

    Газотурбинные электростанции легче и компактнее по сравнению с электростанциями, работающими на паровых циклах.Отношение мощности к весу обычно является высоким для всех газотурбинных электростанций и, следовательно, является предпочтительным для авиации, а также для выработки электроэнергии.
    Простая силовая установка ГТ показана на изображении ниже. Воздух сначала сжимается
    Сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где топливо впрыскивается и сгорает, по существу, при постоянном давлении
    Продукты сгорания расширяются в турбине до давления окружающей среды и выбрасываются наружу в окрестности.

    Air Standard Цикл Брайтона

    Цикл Брайтона является воздушным стандартом для электростанции GT.

    Воздух сначала сжимается обратимо и адиабатически

    К нему реверсивно добавляется тепло при постоянном давлении

    Воздух в турбине обратимо адиабатически расширяется Тепло отводится из системы обратимо при постоянном давлении, чтобы привести ее в исходное состояние

    Цикл Брайтона, следовательно, состоит из двух изобар и двух обратимых адиабатик (изоэнтропий):

    Воздух сначала сжимается обратимо и адиабатически

    К нему реверсивно добавляется тепло при постоянном давлении

    Воздух в турбине обратимо, адиабатически расширяется Тепло отводится из системы обратимо при постоянном давлении, чтобы привести ее в исходное состояние
    Диаграмма P-V, T-S идеального цикла Брайтона


    1 — 2 Изэнтропическое сжатие
    2 — 3 Подвод тепла при постоянном давлении
    3 — 4 Изэнтропическое расширение
    4 — 1 Отвод тепла при постоянном давлении

    Тепловой КПД:
    Тепловой КПД идеального цикла Брайтона составляет

    Поскольку процессы 1-2 и 3-4 изоэнтропичны между одинаковыми давлениями: —

    Где rv — степень сжатия

    Следовательно, подставляя в выражение эффективности

    Это КПД для идеального цикла Джоуля / Брайтона.

    Рабочий коэффициент

    Это легко показать из выражения,
    Рабочий коэффициент =



    И подход, аналогичный описанному выше, это соотношение работ =
    Что мы выводим из приведенных выше уравнений, которые мы могли бы сделать?
    ч увеличивается на: —
    увеличивается T 3
    уменьшается T 4 или
    увеличивается степень сжатия

    Мы также знаем, что желательно высокое рабочее отношение, чтобы минимизировать эффект необратимости в реальных газовых турбинах.Это зависит от температурных пределов и степени сжатия для постоянной гаммы.

    Рассмотрим диаграмму T-S ниже для идеального цикла и точечных циклов.


    T3 обычно фиксируется металлургическими пределами лопаток турбины, а T1 — это естественная температура понижения для идеального охладителя. Два пунктирных цикла показывают пределы работы. Рассмотрим пунктирный цикл слева. Здесь степень сжатия велика, а КПД цикла приближается к КПД Карно, т.е. T2 был повышен.К сожалению, чистый объем работы приближается к нулю. Другой пунктирный цикл имеет уменьшенный T2, и снова чистый выход работы приближается к нулю. Можно показать, что для идеального цикла с фиксированными T1 и T3 значение T2 для максимальной производительности работы составляет:

    Необратимость и изоэнтропическая эффективность

    Мы будем рассматривать только влияние необратимости на процессы сжатия и расширения. Необратимости нагревателей и охладителей, которые поднимаются по мере падения давления, здесь не рассматриваются.
    Две диаграммы T-S показывают влияние на процессы сжатия и расширения в целом из состояния 1 в состояние 2. Они аналогичны аналогичным диаграммам для цикла Ренкина, за исключением того, что они представляют собой процессы идеального газа. Затем для процесса сжатия с установившимся потоком: —

    Для процесса сжатия с установившимся потоком:

    Для процесса расширения с постоянным потоком:


    Обратите внимание, что в этих выражениях также могут использоваться значения температуры Цельсия.

    Энергетические циклы пара
    Термодинамика В начало

    Как работают двигатели Стирлинга?

    Как работают двигатели Стирлинга? — Объясни это Рекламное объявление

    Двигатели используются в нашем мире с Промышленная революция: сначала грязные паровые машины, работающие на угле, затем более чистые и эффективные бензиновые двигатели, а в последнее время реактивные двигатели в самолетах. Основная концепция двигателя — то, что использует разницу между высокой и низкой температурой. один — не изменился за пару сотен лет, хотя иногда люди все же придумывают незначительные улучшения, которые сделайте процесс немного быстрее или эффективнее.Один двигатель ты возможно, в последнее время много слышал о двигателе Стирлинга, что немного похоже на паровой двигатель, который не использует пар! Вместо этого он нагревает, охлаждает и рециркулирует тот же воздух или газ. снова, чтобы произвести полезную мощность, которая может управлять машиной. В команде Благодаря солнечной энергии и другим новым технологиям, двигатели Стирлинга кажутся передовыми технологиями, но они действительно были с 1816 года. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

    Фото: Двигатели Стирлинга становятся все более популярными для использования Возобновляемая энергия.На этом фото вы можете увидеть массив зеркал. концентрация солнечного тепла на двигателе Стирлинга, вырабатывающем электричество. Двигатель Стирлинга установлен на крайнем правом рычаге. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

    Что такое двигатель?

    Двигатели транспортных средств или заводских машин являются примерами того, что ученые называют тепловыми двигателями. Они горят богатое энергией топливо (уголь, бензин или что-то еще) для выпуска тепловая энергия, которая используется для производства газ расширяется и охлаждается, толкает поршень, поверните колесо и заведите машину.Двигатели бывают двух основных типов: двигатели внешнего сгорания (например, паровые двигатели) горят топливо в одном месте и производить энергию в другой части такая же машина; двигатели внутреннего сгорания (например, автомобильные) сжигать топливо и производить мощность в одном и том же месте (в автомобиле все происходит в сверхпрочных металлических цилиндрах). Оба типы двигателей полагаются на тепловую энергию, заставляя газ расширяться, а затем остыть. Чем больше разница температур (между газом при самый горячий и самый холодный), тем лучше работает двигатель.Теория того, как двигатель работает на основе науки термодинамики (буквально «как движется тепло») и теоретической модели того, как идеальные двигатели расширяются, сжимаются, нагреваются и охлаждаются. газ в серии шагов, называемых циклом.

    Хорошие и плохие двигатели

    Прежде, чем мы узнаем, что такого хорошего Двигатели Стирлинга, это помогает, если мы знаем, что в них такого плохого Паровые двигатели. Как они работают? У вас есть угольный огонь, который нагревает вода, пока она не закипит и не станет паром. Пар движется по трубе к цилиндру через открытый входной клапан, где он толкает поршень и водит колесо.Затем входной клапан закрывается, а выходной клапан открывается. Импульс колеса заставляет поршень вернуться в цилиндр, где он выталкивает охлажденный нежелательный пар через выход и прочь вверх по дымовой трубе (дымоходу).

    Фото: Паровозы, такие как в этом локомотиве, являются примерами. двигателей внешнего сгорания. Огонь, который обеспечивает энергию за счет горения (1), находится снаружи (вне) цилиндр, в котором тепловая энергия превращается в механическую энергию (3).Между ними есть бойлер (2), преобразующий тепловую энергию в пар. Пар действует как теплоноситель, толкая поршень (4), который перемещает колеса с помощью кривошипа (5) и приводит в движение поезд (6). Пар и тепловая энергия постоянно выбрасывается из дымовой трубы (7), что делает этот способ питания движущейся машины особенно неэффективным и неудобным. Но это было нормально в те дни, когда угля было в изобилии, и никого не волновало нанесение ущерба планете.

    Проблем со steam много двигателей, но вот четыре наиболее очевидных.Во-первых, котел что заставляет пар работать под высоким давлением и есть риск что он может взорваться (взрывы котла были серьезной проблемой с очень ранней паровой двигатели). Во-вторых, котел вообще какой-то расстояние от цилиндра, поэтому энергия теряется на получение тепла от один к другому. В-третьих, пар, выходящий из дымовой трубы, все еще довольно горячий, поэтому он содержит потерянную энергию. В-четвертых, потому что пар выбрасывается из цилиндр каждый раз, когда поршень толкает, двигатель должен потреблять огромные количества воды, а также топлива.(Вот почему у паровозов постоянно останавливаться у бортовых цистерн с водой.)

    Рекламные ссылки

    Что такое двигатель Стирлинга?

    Можем ли мы разработать двигатель, который преодолеет эти проблемы? Допустим, мы избавимся от котла (что решило бы проблему риск взрыва) и использовать тепло от огня для питания двигатель напрямую. Тогда вместо использования пара для передачи тепловой энергии от огня к цилиндру, почему бы не поставить цилиндр ближе к огонь и используйте обычный воздух (или какой-то другой простой газ), чтобы переместить тепло энергия между ними? (Вот почему двигатели Стирлинга иногда называется паровоздушные двигатели .) Если мы запечатываем этот воздух в закрытой трубе, то тот же воздух движется вперед и назад снова и снова, собирая энергию от огня и выпустив его в баллон, решаем проблему двигателя, нуждающегося в постоянной подаче воды. Наконец, почему бы и нет добавить какой-нибудь теплообменник, чтобы горячий воздух проходил обратно и далее, его энергия сохраняется внутри машины и перерабатывается в повысить общую эффективность. Это основные способы, которыми Двигатель Стирлинга лучше парового двигателя.Иногда ты увидишь Двигатели Стирлинга описываются как «замкнутый цикл регенеративного тепла. двигателей «, что является очень кратким выражением того, что мы только что сказали: замкнутый цикл означает, что они используют запечатанный объем газа для отвода тепла обратно и вперед, снова и снова, через серию бесконечно повторяющихся шагов; регенеративный просто означает, что они используйте теплообменники, чтобы сохранить часть тепла, которое в противном случае теряться в каждом цикле (бесполезно взорваться в дымовую трубу, как в паровом двигателе).

    Простой или сложный?

    Некоторые говорят, что двигатели Стирлинга просты.Если это правда, то это так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2) просты: они просты на поверхности, но они будут более богатыми, сложными и потенциально очень запутанными, пока вы их не разберетесь. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: много очень плохих видео на YouTube. покажите, как легко их «объяснить» очень неполным и неудовлетворительным образом. На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто построив его или наблюдая за тем, как он работает снаружи: вам нужно хорошо подумать о цикле шагов, которые он проходит, что происходит с газом внутри и чем он отличается. от того, что происходит в обычном паровом двигателе.

    В любом случае, давайте посмотрим, сможем ли мы правильно объяснить двигатель Стирлинга, сначала посмотрев на компоненты, которые он содержит, затем подумайте о том, что они делают, и, наконец, посмотрим на более сложную (термодинамическую) теорию.

    Фото: Маленькие компактные двигатели Стирлинга, подобные этому, могут работать от крошечных перепады тепла — даже если положиться на чьи-то руки и отвести тепло, которое они содержат. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА.

    Какие основные части двигателя Стирлинга?

    Существует довольно много различных конструкций двигателей Стирлинга, и мы рассмотрим один конкретный тип, известный как вытеснительный (или вытеснительный) двигатель Стирлинга (также известный как бета-двигатель Стирлинга).Это ключевые части:

    Источник тепла

    Источник тепла — это источник энергии, от которого двигатель получает всю свою энергию, и это может быть что угодно, например, уголь. огонь в солнечное зеркало, концентрирующее тепло Солнца (как на нашем верхнем фото). Хотя двигатели Стирлинга описываются как двигатели внешнего сгорания, они не должны вообще использовать сжигание (фактическое сжигание топлива): они просто нужна разница в температуре источника тепла (откуда берется энергия) и радиатор (где он попадает).

    Вы можете управлять маленьким двигателем Стирлинга с теплом от чашки кофе, теплой ладонью чьей-то руки или даже (к полному удивлению многих) кубиком льда: энергия, выделяемая двигателем, исходит от любой разницы в температуре между источником тепла и теплом раковина. Сказав это, стоит помнить, что с крошечным двигателем Стирлинга, приводимым в движение что-то вроде чашки кофе просто потому, что он содержит относительно небольшое количество энергии, которая очень быстро расходуется.

    Иллюстрация: Основные части вытеснительного двигателя Стирлинга.

    Газ

    Внутри машины в закрытом баллоне постоянно находится объем газа. Это может быть обычный воздух, водород, гелий или другое легкодоступное вещество, которое остается газом, поскольку он нагревается и охлаждается в течение полного цикла двигателя (повторяющаяся серия операции, через которые он проходит). Его единственная цель — переместить тепловую энергию от источника тепла к радиатору, приводя в действие поршень, приводящий в движение машину, а затем снова вернуться к подобрать еще.Газ, передающий тепло, иногда называют рабочим телом.

    Радиатор

    Место, где горячий газ охлаждается перед возвратом в источник тепла. Обычно это какой-то радиатор (кусок металла с прикрепленными ребрами), который отводит отработанное тепло в атмосферу.

    Поршни

    Существуют различные типы двигателей Стирлинга, но я считаю, что все они имеют два поршня — это один из наиболее очевидных вещей, которые отличает их от других двигателей.В общем дизайне под названием двухпоршневой (или альфа) двигатель Стирлинга, есть два одинаковых поршня и цилиндра, а газовые челноки назад и вперед между ними, нагревание и расширение, затем охлаждение и сжатие, прежде чем цикл повторится.

    В другой конструкции, показанной здесь, называемой объемным (или бета) двигателем Стирлинга, есть один полностью внутренний поршень, называемый вытеснителем (зеленого цвета), задача которого заключается в перемещении газа между источником тепла и радиатором. В отличие от обычного поршня в паровом двигателе, буйковый уровнемер устанавливается очень свободно (с небольшим свободным пространством между край поршня и стенка цилиндра), и газ обтекает его снаружи, когда он движется вперед и назад.Также есть рабочий поршень (темно-синего цвета), который плотно входит в цилиндр и превращает расширение газа в полезную работу, которая приводит в движение независимо от того, какой двигатель работает. В более крупных двигателях Стирлинга рабочий поршень обычно имеет тяжелый маховик прикреплен для наращивания импульс и поддерживать бесперебойную работу машины. Рабочий поршень и поршень буйка постоянно движутся, но они не совпадают (одна четверть цикла или 90 ° по фазе) друг с другом; они приводятся в действие одним и тем же колесом, но поршень буйка всегда на одну четверть цикла (90 °) впереди рабочего поршня.

    Теплообменник

    Также известный как регенератор, теплообменник находится в закрытой камере между источником тепла и радиатором. Когда горячий газ проходит мимо регенератора, он отдает часть своего тепла, за которую держится регенератор. Когда газ движется обратно, он снова улавливает это тепло. Без регенератора это тепло было бы потеряно в атмосферу и впустую. Теплообменник значительно повышает эффективность и мощность двигателя. Некоторые двигатели Стирлинга иметь несколько теплообменников.

    Как работает двигатель Стирлинга?

    Итого

    Как паровой двигатель или двигатель внутреннего сгорания, Стирлинг двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию (работу), повторяя серия основных операций, известная как ее цикл. Рассмотрим упрощенный двигатель Стирлинга буйкового типа. На самом деле это довольно запутанно и трудно понять, пока вы не поймете, что происходит именно из-за того, что газ внутри попеременно расширяется и сжимается, а в промежутках движется от горячей стороны цилиндра к холодной и обратно.Работа темно-синего рабочего поршня состоит в том, чтобы использовать энергию расширения газа для привода механизма, приводимого в действие двигателем, а затем сжимать газ, чтобы цикл мог повторяться. Работа зеленого поршня буйка заключается в перемещении газа от горячей стороны цилиндра (слева) к холодной стороне (справа) и обратно. Работая в команде, два поршня гарантируют, что тепловая энергия многократно перемещается от источника к раковине и преобразуется в полезную механическую работу.

    Подробно

    1. Охлаждение и сжатие: Большая часть газа (показана синими квадратами) заканчивается справа на более холодном конце цилиндра.По мере того, как он охлаждается и сжимается, отдавая часть своего тепла, которое отводится радиатором, оба поршня перемещаются внутрь (к центру).
    2. Передача и регенерация: Поршень буйка перемещается вправо, а охлажденный газ перемещается вокруг него к более горячей части цилиндра слева. Объем газа остается постоянным, когда он проходит обратно через регенератор (теплообменник), чтобы забрать часть тепла, которое он ранее выделял.
    3. Нагрев и расширение: Большая часть газа (показана красными квадратами) теперь находится слева в горячем конце цилиндра.Он нагревается огнем (или другим источником тепла), поэтому его давление повышается, и он расширяется, поглощая энергию. Когда газ расширяется, он толкает рабочий поршень вправо, который приводит в движение маховик и все, что приводится в действие двигателем. В этой части цикла двигатель преобразует тепловую энергию в механическую (и работает).
    4. Передача и охлаждение: Поршень буйка перемещается влево, а горячий газ перемещается вокруг него к более холодной части цилиндра справа. Объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор (теплообменник), отдавая часть своей энергии по пути.Теперь цикл завершен и готов к повторению.

    Хотя двигатель проходит цикл, возвращаясь к тому месту, где он был запущен, это не симметричный процесс: энергия постоянно отводится от источника и откладывается в приемнике. Это происходит потому, что горячий газ объем работы на рабочем поршне, когда он расширяется, но поршень выполняет меньше работы, сжимая охлажденный газ и возвращая его в исходное положение.

    Теоретически

    Теперь вы можете подумать: «Это все очень сложно! Зачем возиться с двумя поршнями, если простой паровой двигатель может обойтись только одним? Почему все эти отдельные ступени? Почему бы не упростить все это?» Чтобы правильно ответить на эти вопросы, вам необходимо понять теорию двигателей: эффективный двигатель перемещает газ через цикл процессов в соответствии с законами газа (основные законы классической физики, которые описывают, как давление, объем и температура газа относятся к).Самый известный идеализированный цикл называется циклом Карно и включает в себя повторение цикла изотермического (постоянная температура) и адиабатического (сохранение тепла) расширения, за которым следует изотермическое и адиабатическое сжатие.

    Двигатель Стирлинга использует другой цикл, который (в идеале) состоит из:

    1. Изотермическое (при постоянной температуре) сжатие: наш этап (1) выше, где объем газа уменьшается, а давление увеличивается, поскольку он отдает тепло в сток.
    2. Изометрический (постоянный объем) нагрев: наш этап (2) выше, на котором объем газа остается постоянным, поскольку он проходит обратно через регенератор и восстанавливает часть своего предыдущего тепла.
    3. Изотермическое (при постоянной температуре) расширение: наш этап (3) выше, на котором газ поглощает энергию из источника, его объем увеличивается, а его давление уменьшается, в то время как температура остается постоянной.
    4. Изометрическое (постоянный объем) охлаждение: наш этап (4) выше, на котором объем газа остается постоянным, когда он проходит через регенератор и охлаждается.

    Настоящий двигатель Стирлинга работает по более сложной, менее идеальной версии этого цикла, которая выходит за рамки данной статьи. Достаточно просто отметить, что четыре этапа не разделены жестко, а сливаются друг с другом. Если вам интересно, об этом можно прочитать в статье Википедии о цикле Стирлинга.

    Некоторые альтернативные анимации

    • В Википедии есть еще одна анимация двигателя Стирлинга бета-типа (хотя и красиво нарисован, за ним трудно проследить, потому что этапы рядом не поясняются).
    • MIT также имеет приятную небольшую анимацию, но сопровождающее объяснение довольно минимально.
    • Лучшее из всех: на сайте есть отличная анимация и объяснение. Animated Engines, превосходный веб-сайт с множеством понятных и простых страниц, посвященных всем другим движкам, которые стоит изучить. Мне нравится, что все движки нарисованы в одном простом стиле, поэтому вы можете легко их сравнить.

    Для чего можно использовать двигатели Стирлинга?

    Фото: Хотя инженеры пытались установить на автомобили двигатели Стирлинга, эксперименты не увенчались успехом.Двигателю Стирлинга нужно время, чтобы набрать скорость, и он не справляется с остановкой и запуском, что делает его менее подходящим для привода автомобиля чем обычный двигатель внутреннего сгорания. Мы вряд ли увидим дальнейший прогресс на этом направлении: автомобили будущего, скорее всего, будут приводиться в действие электродвигателями или топливными элементами. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА.

    Двигатели Стирлинга лучше всего работают в машинах, требующих непрерывно производить энергию, используя разницу между чем-то горячее и что-то холодное.Они идеально подходят для солнечных электростанций, где тепло Солнца играет на зеркале, которое действует как источник тепла, и высокоэффективные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые должны обеспечивать стабильные поставки электроэнергии. Недавно пионер Segway Дин Камен помог возродить интерес к двигателям Стирлинга. используя их как основу для компактного домашнего электроснабжения генератор, получивший название Beacon 10, размером с бытовую стиральную машину.

    В обычном двигателе Стирлинга тепло нагревается до горячий конец машины (источник тепла) и получить механическую работу и меньше тепла от другого, более холодного конца (радиатора).Как только электродвигатели могут быть реверсивно использованы как генераторы, так что вы можете поставить энергии в двигатель Стирлинга и запустить его назад, эффективно отвод тепла от радиатора и отвод его на источник. Это превращает двигатель Стирлинга в «криокулер» — очень эффективное охлаждающее устройство. Охладители двигателя Стирлинга используются в сверхпроводимость и электронное исследование.

    Преимущества и недостатки двигателей Стирлинга

    Фотография: Чистые, экологичные, безопасные, эффективные и компактные двигатели Стирлинга имеют множество преимущества.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

    Самым большим преимуществом двигателей Стирлинга является то, что они намного эффективнее паровых двигателей (в основном из-за замкнутый цикл и регенеративный теплообменник). У них нет котлы, которые могут взорваться, не нуждаются в водоснабжении и не имеют сложную систему открытия и закрытия клапанов, которые пар двигатели требуют. Это одна из причин, почему они намного тише, чем паровые двигатели, и потому что они не обязательно предполагают сжигание топлива, они могут быть намного чище.В отличие от паровых двигателей, которые обычно сжигают уголь до кипения воды, двигатели Стирлинга могут работать от всех видов разные виды топлива.

    С другой стороны, двигатели Стирлинга запускаются не мгновенно (это требуется время для разогрева важнейшего теплообменника и для того, чтобы маховик набирают скорость), и они не так хорошо работают в режиме остановки-старта (в отличие от внутреннего сгорания двигатели). Им также нужны большие радиаторы, способные отводить отработанное тепло, что делает их непригодными для некоторых приложений.

    Кто изобрел двигатели Стирлинга?

    Изображение: Эта иллюстрация оригинального двигателя Роберта Стирлинга (на основе его патента 1827 года). напоминает обычный паровой двигатель, но он более сложен.Два больших чугунные «воздушные сосуды» слева горячие внизу и холодные вверху (источник тепла и радиатор) и поршни буйка перемещаются внутри них вперед и назад. Сзади можно увидеть рабочий поршень и маховик. Произведение искусства из истории и прогресса парового двигателя Галлоуэя и Хеберта. Томас Келли, 1832 г., стр. 667.

    Неудивительно, что Стирлинг двигатели были изобретены шотландским священником по имени Роберт Стирлингом в 1816 году. Он надеялся создать двигатель, который был бы более безопасным и более совершенным. эффективнее, чем паровые машины, которые были разработаны примерно за столетие до этого Томас Ньюкомен (а позже улучшил Джеймсом Ваттом и другими).Рост объемов внутреннего сгорания (бензиновые и дизельные двигатели) привел к Двигатели Стирлинга не использовались, хотя Компания Philips в середине 20 века. Совсем недавно они становятся популярными на солнечных электростанциях и других формах возобновляемых источников энергии. энергии, где ценится их более высокая эффективность. Технология получил новый импульс в 1980-х, когда Иво Колин из Загребского университета и Джеймс Сенфт из Висконсинского университета разработали новый, очень компактная конструкция двигателя Стирлинга, который может производить мощность с небольшими различиями между источник тепла и радиатор.

    Рекламные ссылки

    Узнать больше

    На сайте

    Статьи

    Новости
    • Металлический порошок: новое топливо с нулевым содержанием углерода? Александр Хеллеманс, IEEE Spectrum, 16 декабря 2015 г. Как двигатели Стирлинга топливо) может сыграть свою роль в чистом, зеленом будущем.
    • Дин Камен думает, что его новый двигатель Стирлинга избавит вас от сети менее чем за 10 тысяч долларов от Кристофера Хелмана. Forbes, 2 июля 2014 г. Краткое знакомство с генератором Камена Beacon 10.
    • Новый ядерный двигатель может способствовать исследованию дальнего космоса. Автор: Адам Манн. Wired, 27 ноября 2012 г. НАСА исследует ядерный двигатель Стирлинга, который может приводить в действие космические зонды в местах, где солнечный свет (и солнечная энергия) недоступен.
    • Ford Motors испытывает потенциальный двигатель будущего, Ричард Уиткин. The New York Times, 3 ноября 1975 года. Отчет из архива Times о первых испытаниях двигателей Стирлинга Фордом.
    • Empire Off The Grid Салли Ади. IEEE Spectrum, 31 июля 2009 г.Как двигатели Стирлинга и возобновляемые источники энергии помогают Дину Камену жить автономно на его собственном частном острове.
    Больше академического
    • Двигатель Стирлинга Грэма Уокера, Scientific American, Vol. 229, № 2 (август 1973 г.), стр. 80–87. Хорошие иллюстрации различных конфигураций Стирлинга, включая Ванкеля, Ринию и другие варианты.
    • Двигатель Стирлинга: «Циклическая жизнь» старой технологии Райнхольда Бауэра, Icon, Vol. 15 (2009), стр.108–118. Почему двигатели Стирлинга так и не получили коммерческого успеха? Перспективы для них сейчас лучше?

    Книги

    Двигатели Стирлинга
    Термодинамика двигателя
    • Двигатели: Введение Джона Лиска Ламли. Cambridge University Press, 1999. Хотя здесь основное внимание уделяется двигателям внутреннего сгорания, это будет интересно, если вы ищете термодинамический подход к анализу двигателей.
    • «Термодинамика для чайников» Майка Паукена.Джон Вили и сыновья. Простое введение в теорию термодинамики и ее практическое применение в таких вещах, как двигатели.

    Видео

    • Пример двигателя Стирлинга: 2-минутная демонстрация реального двигателя Стирлинга бета-типа, подобного показанному в моей анимации выше.
    • Двигатель Стирлинга: разбираем один: Дэн Рохас разбирает двигатель Стирлинга и показывает различные детали внутри. Это видео станет еще более понятным, если вы поймете теорию двигателей Стирлинга.

    Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

    статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

    Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

    Подписывайтесь на нас

    Сохранить или поделиться этой страницей

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

    Цитируйте эту страницу

    Вудфорд, Крис.(2012) Двигатели Стирлинга. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-stirling-engines-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

    Больше на нашем сайте …

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.