Двигатели современной электростанций Печать E-mail

Двигатели современных электростанций – конструкция и особенности эксплуатации

Двигатель является “ сердцем” каждой электростанции. От его конструкции и особенностей зависят многие параметры, такие как надежность, долговечность, шум, перегрузочная способность и многое другое. Попробуем вкратце рассказать – что же представляют из себя современные двигатели внутреннего сгорания, применяемые при изготовлении электростанций.

Как известно, двигатели внутреннего сгорания (ДВС) бывают трех типов

  1. Двухтактные двигатели
  2. Четырехтактные двигатели
  3. Роторно-поршневые двигатели

На всех электростанциях предлагаемых компанией «Бест Пауер Украина», устанавливаются только четырехтактные бензиновые и дизельные двигатели (электростанции «Бест Пауер» производства компании Europower (Бельгия) и Gesan (Испания)).

КОНСТРУКТИВ

Основными составными частями четырехтактного двигателя являются:

  1. Блок цилиндров (цилиндр)
  2. Головка блока цилиндров
  3. Поршень с шатуном
  4. Коленчатый вал
  5. Распределительный вал
  6. Система подачи топлива

Как следует из названия, рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов:

1. Впуск (открывается впускной клапан, поршень идет вниз к нижней мертвой точке (НМТ))

vpysk1

2. Cжатие (впускной и выпускной клапаны закрыты, поршень идет вверх к верхней мертвой точке (ВМТ))

szhatie

3. Сгорание и расширение (воспламенение топлива, рабочий ход поршня, поршень движется к НМТ)

rasshiren

4. Выпуск (открывается выпускной клапан, поршень идет к ВМТ)

vipysk

Далее все многократно повторяется.

Количество рабочих цилиндров в четырехтактных двигателях может быть сколько угодно большой. На предлагаемых нашей компанией электростанциях применяются моторы с количеством цилиндров от 1 до 16 (1 цилиндровые - 16-ти цилиндровые).

Цилиндры двигателя могут располагаться вертикально, наклонно и горизонтально. Если цилиндров более одного, расположение цилиндров может быть:

Рядным (все цилиндры расположены в один ряд)

ryadnoe

V-образным (цилиндры расположены под углом)

v-obraz

Оппозитным (цилиндры расположены под углом 180 градусов)

opozitn

ОХЛАЖДЕНИЕ

Т.к. в настоящее время вечный двигатель, или двигатель имеющий коэффициент полезного действия равный 100% еще не изобрели, часть энергии от сгораемого топлива преобразуется в тепло. Это тепло нужно отводить, иначе мотор перегреется и выйдет из строя.

По способу охлаждения ДВС бывают с воздушным и с водяным охлаждением.

При воздушном охлаждении внешнюю поверхность цилиндра снабжают теплоотводящими ребрами, на которые для лучшего охлаждения направляют поток воздуха. Для создания потока воздуха для охлаждения цилиндров такие электростанции оснащаются воздушным вентилятором, жестко соединенным с коленчатым валом двигателя.

При водяном охлаждении цилиндры с помощью внутренних полостей (рубашки охлаждения) омываются водой (антифризом), которая отдает тепло в атмосферу протекая через радиатор. По контуру охлаждения жидкость прокачивает водяной насос, приводимый в действие энергией работающего двигателя. Тепло от радиатора отводится с помощью воздушного вентилятора.

В некоторых двигателях применяется также охлаждение при помощи масла – принцип действия аналогичен двигателям с водяным охлаждением.

Есть также двухконтурные системы охлаждения, применяемые в особых случаях, например в электростанциях работающих на судах. При этом первый контур – замкнутый, аналогичен контуру двигателя с водяным охлаждением, за исключением радиатора, в качестве которого выступает теплообменник, охлаждаемый забортной водой.

ТОПЛИВО

Бензиновые четырехтактные двигатели внутреннего сгорания

К двигателям такого типа относятся агрегаты, у которых смесь бензина с воздухом (топливная смесь) готовится в карбюраторе, и далее во впускном коллекторе - карбюраторные двигатели, или во впускном коллекторе при  помощи распыляющих форсунок (механических или электрических) - инжекторные двигатели. После предварительной подготовки, смесь подается в цилиндр, где сжимается и в определенный момент поджигается при помощи искры появляющейся между электродами свечи зажигания.

4-Str-Eng

На электростанциях поставляемых компанией «Бест Пауер Украина» применяются бензиновые двигатели с воздушным охлаждением HONDA и BRIGGS & STRATTON VANGUARD производства Японии (в отличии от просто BRIGGS & STRATTON, производимого в США) .

Дизельные четырехтактные двигатели

В дизельном двигателе отсутствует система воспламенения топлива. В цилиндры такого мотора подается только чистый воздух. Затем, в конце такта Сжатия, в цилиндр, через форсунку впрыскивается дизельное топливо. К этому времени, сжатый в цилиндре воздух разогревается до высокой температуры, способной воспламенить дизельное топливо. Степень сжатия воздуха в дизельном моторе превышает аналогичный показатель бензинового мотора минимум в два раза. Дизели относятся к наиболее экономичным двигателям внутреннего сгорания.

d-an

На электростанциях поставляемых нашей компанией применяются:

Дизельные двигатели воздушного охлаждения YANMAR производства Японии и Hatz производства Германии  (электростанции Europower) и LOMBARDINI производства Италии (электростанции Gesan).

Дизельные двигатели жидкостного охлаждения KUBOTA - Япония (электростанции Europower),  Denyo, ISUZU, MITSUBISHI - Япония (электростанции Gesan), DEUTZ, MTU - Германия (электростанции Gesan), VOLVO PENTA - Швеция (электростанции Gesan, Europower),  PERKINS - Англия (электростанции Gesan), CUMMINS - США (электростанции Gesan)

Из представленной выше информации видно, что в своей основе конструкция дизельного ДВС подобна конструкции бензинового двигателя. Однако аналогичные детали у дизеля имеют больший вес и более устойчивы  к высоким давлениям сжатия, имеющим место при работе дизельных моторов.

Основное отличие дизельного двигателя от бензинового мотора заключается в способе подачи топлива в камеру сгорания и  методе его воспламенения. Тут следует добавить, что у бензинового мотора обязательно должна присутствовать довольно сложная система зажигания. В дизельных моторах система зажигания отсутствует.

Муки выбора…

Теперь, когда мы познакомились с принципом работы основных  типов двигателей, которыми комплектуются дизельные и бензиновые источники электропитания, возникает вопрос:

На каком варианте остановиться при выборе электростанции?

К сожалению однозначного ответа на этот вопрос нет.

Попробуем объективно оценить ключевые параметры, влияющие на выбор решения для каждого конкретного случая…

Итак:

Шум

Параметр который сейчас волнует многих. Это и возможность спокойно отдыхать в своем загородном доме при работающем резервном источнике электропитания, и отсутствие претензий со стороны соседей, и возможность согласования установки агрегата с разрешительными органами, и вообще – шум это плохо, его и так хватает в нашей жизни…

По сравнению с бензиновыми моторами, дизельные издают более явный шум во время работы. Пожалуй, это ни для кого не секрет.

Но!

Подобное утверждение верно только при условии приблизительно одинаковой мощности моторов, и при работе их на одинаковых оборотах.

Правильно настроенный дизель лишь немного «громче» бензинового, что заметно лишь на холостых оборотах. При выходе на рабочий режим разницы практически нет.

Громко работающий двигатель свидетельствует о неправильной эксплуатации и возможных неисправностях.

Опять же совершенно очевидно, что двигатель, работающий на 3000 оборотах в минуту намного «голосистее» своего собрата на 1500 оборотов.

Важным орудием в борьбе с шумом является защитный шумопоглощающий капот. Некоторые недобросовестные производители делают ударение на слове «защитный», совсем забывая про шумопоглощающую функцию капота (особенно этим «грешат» многочисленные китайские фирмы, которые в погоне за снижением себестоимости изделия экономят буквально на всем). В итоге, вместо существенного снижения шума, станция в капоте «дребезжит» громче чем открытый вариант. Настоящий,  поглощающий шум капот,  проектируется не только для минимизации звука работающего двигателя но и с учетом оптимизации шумовых характеристик потоков воздуха для охлаждения двигателя и отвода выхлопных газом. Также капот служит для эффективного охлаждения электростанции в процессе работы. Таким образом капот является не простой покрашенной «жестянкой» а сложным инженерным сооружением.

Если электростанция выполнена в качественном шумопоглощающем капоте, определить тип двигателя (бензиновый или дизельный) может либо специалист, либо музыкант с абсолютным слухом.

Вредные выбросы

Кроме неприятного запахов и возможных конфликтов с соседями, не испытывающих  счастья от вдыхания «ароматов» отработанного топлива, для владельцев коттеджей, загородных домов, и фирм арендующих первые этажи зданий в городской черте, вредные выбросы могут стать непреодолимым препятствием на пути легализации источника резервного электропитания.

Надо отметить что современные дизельные моторы более экологичны, чем бензиновые. Т.е. выбрасывают в атмосферу меньше вредных веществ и менее загрязняют окружающую среду.

Если дизельный двигатель сильно дымит, то это означает, что он неисправен.

В любом случае при установке электростанции позаботьтесь о выхлопном тракте. Этим вы сбережете нервы и здоровье себе и окружающим.

Оптимальным решением будет поручить установку электростанции профессионалам, которые помогут в выборе мощности, фазности, разработают оптимальную схему установки электростанции и ее интеграцию в систему энергообеспечения здания, решат все вопросы с разрешительными инстанциями.

Мощность и КПД

Мощность – это то за что мы платим деньги и чего никогда не бывает много, это проблема выбора – как сделать чтобы все работало и не заплатить за это баснословные деньги.

Ну а наши расходы в процессе эксплуатации установленной электростанции определяются стоимостью расходных материалов и коэффициентом полезного действия (КПД).

Коэффициент полезного действия (КПД) бензинового двигателя ниже дизельного приблизительно на 35-40%.  Прежде всего, именно поэтому дизельные моторы экономичнее бензиновых.  Однако при одинаковом объеме двигателя, дизельные агрегаты уступают бензиновым в мощности. Но не спешите огорчаться - имеющаяся разница в мощности компенсируется ровной тягой дизельного мотора на любых оборотах. Максимального крутящего момента дизельный двигатель достигает на оборотах 1500 – 2000 об/мин. Бензиновые моторы достигают максимального крутящего момента на оборотах около 3500 – 5000 об/мин.

Именно поэтому электростанции, работающие на 1500об/мин, в основном дизельные. А бензиновыми моторами оснащаются электростанции, работающие при 3000об/мин.

Безопасность

Дизельное топливо в отличие от бензина не летучее (т.е. легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у ДТ намного меньше, чем у бензина.

Эксплуатация

Все мы хотим чтобы приобретенная техника служила верой и правдой многие годы (это не относится к покупателям товаров китайского производства нижнего ценового сегмента, которые приобретая оборудование по цене, более чем в два раза ниже стоимости продукции мировых брендов, заранее готовят себя к недолгому сроку службы изделия). Электростанции не относятся к имиджевым вещам и требуют обновления только при увеличении мощности нагрузки (вот почему так важно точно рассчитать потребляемую мощности и спрогнозировать перспективы роста нагрузки), или при выходе из строя компонентов изделия.
Дизельные моторы долговечнее бензиновых. Это достигается благодаря более прочной конструкции блока цилиндров, головки блока цилиндров, коленчатого вала и частей цилиндро-поршневой группы. К тому же дизельное топливо, в отличие от бензина, является смазывающим материалом.
Следует остановиться на проблеме качестве бензина и дизельного топлива в нашей стране. Ни для кого не секрет, что характеристики топлива не отвечают заявленным стандартам – качество топлива на наших заправках очень низкое и меняется в зависимости от региона.
Тут нужно отметить, что бензиновые моторы легче переносят низкое качество бензина.
Дизельное топливо содержит большое количество серы и парафина, что сокращает срок службы сложной топливной аппаратуры двигателя.
При эксплуатации электростанции следует помнить о том, что и бензин со временем теряет свои свойства.
Приведем пример:
Электростанция оснащенная бензиновым двигателем, стоящая в резервном режиме. В бак заправлен бензин марки А-95. Уже через 30 дней в баке бензин с меньшим октановым числом. Дальше - хуже. Чем дольше бензин хранится, тем ниже его качество. Старое топливо может быть причиной образования отложений в топливной системе и в карбюраторе. При работе на старом бензине значительно снижается мощность двигателя. Вывод - топливо время от времени нужно менять или вырабатывать.
Дизельное топливо бывает летним и зимним. Эта характеристика определяет температурные режим использования топлива, помимо процентного содержания серы и парафина.
В летнем топливе, в условиях низких температур, парафин кристаллизуется превращая топливо в кашу. В этом состоянии парафин способен забить топливный тракт и топливный фильтр.
Пример:
Электростанция оснащенная дизельным двигателем (ДГУ) и используется в качестве резервного источника электроэнергии. В бак заправлено летнее дизельное топливо (ДТ), поскольку ДГУ приобретена летом и купить зимнее ДТ было негде.
Электроэнергия пропала зимой. В баке, в трубопроводе, в топливном фильтре и в топливном насосе та самая каша. Завести мотор нет никакой возможности – вязкость топлива не позволяет прокачать его по системе.
Никакие присадки к топливу уже не помогают, т.к. они взаимодействуют с ДТ при положительной температуре.

Таким образом, проблемы с топливом есть и у бензиновых и у дизельных моторов.
Эти проблемы вполне преодолимы. Можно использовать сезонное топливо, добавлять всесезонные присадки в горючее, можно в холодное время года использовать нагреватели топлива или нагреватели системы охлаждения двигателя.

Хочется заострить внимание на том, что применение качественных смазочных материалов, оригинальных фильтров и соблюдение рекомендованных производителем, сроков проведения технического обслуживания двигателей, в значительной степени уменьшает вредное влияние некачественного топлива на мотор.

Техническое обслуживание, как залог надежной и длительной работы электростанции

Очень важный момент – техническое обслуживание (ТО).
Надежная работа такого сложного в техническом отношении агрегата как бензиновый или двигатель напрямую зависит от качественного и своевременного технического обслуживания.
Вопросу обслуживания будет посвящена отдельная публикация, так как это вопрос очень важный и обширный. Здесь же остановимся вкратце:

Как уже отмечалось, все электростанции работают на 1500 и 3000 об/мин.
Попробуем провести аналогию двигателя электростанции с автомобильным мотором.
В среднем, ТО автомобильного мотора проводится через каждые 10 000км. пробега. Среднестатистический автомобиль, двигаясь по дороге с оборотами около 3000 об/мин, перемещается со скоростью около 100км/час. Т.о. за 10 часов он проедет 1000км, за 100 часов 10 000км.
ТО на двигателях электростанций проводится исходя из показаний счетчиков моточасов. Опираясь на приведенную выше аналогию, на всех электростанциях, работающих при 3000об/мин, обслуживание двигателя нужно проводить через каждые 100 часов.
Соответственно, все двигатели, работающие на 1500об/мин, нужно обслуживать через каждые 200 часов.
Эти рекомендации усредненные. В каждом конкретном случае, исходя из особенностей эксплуатации электростанции, выдаются рекомендации по срокам проведения ТО.

При этом особое внимание нужно уделять качеству применяемых расходных материалов (фильтрам и моторному маслу).
Любое современное моторное масло классифицируется по основе (минеральное, полусинтетическое или синтетическое), по применяемости (для бензиновых или дизельных моторов) и по вязкости (летнее, зимнее или всесезонное).
Выбор масла только на первый взгляд кажется легкой задачей. Здесь нужно учитывать очень много факторов. Тип двигателя, год запуска данного типа двигателя в производство, год выпуска конкретного агрегата, условия эксплуатации, режим эксплуатации и многое другое.
Специалисты сервисного центра всегда проконсультируют по выбору смазочных материалов и по срокам проведения ТО.

 

Заднипряный С.В. , начальник отдела управления проектами

 

© 2003-2011 Бест Пауер Украина 
Все права защищены
© 2009 Создание сайта: JetBrain

тел./факс: +38/044/ 538 00 09
e-mail: inform@bestpower.com.ua
Киев, ул. Межигорская, 82А