Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка системы газоподачи для транспортного газодизельного двигателя

Диссертация: Разработка системы газоподачи для транспортного газодизельного двигателя
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработанная конструкция системы газоподачи тепловозного газодизель-генератора позволяет использовать ее и для двигателей другого назначения, например для морских буровых платформ и двигателей другой размерности. Применение разработанной конструкции системы газоподачи позволяет обеспечить высокий 1 уровень форсировки газодизельных двигателей, высокую экономичность и обеспечивает возможность… Читать ещё >

Содержание

  • Глава.
  • Анализ особенностей газодизельного рабочего процесса
  • Глава.
  • Исследования и усовершенствования математической модели рабочего процесса
    • 2. 1. Функциональное назначение программы
    • 2. 2. Математическая модель
    • 2. 3. Параметры настройки модели
    • 2. 4. Дополнительные данные для расчета динамики тепловыделения
    • 2. 5. Выходная информация
    • 2. 6. Результаты расчета
  • Глава.
  • Создание системы газоподачи
    • 3. 1. Обоснование выбора схемы газоподачи
    • 3. 2. Требования безопасности для газодизельных и газовых двигате лей
    • 3. 3. Рекомендации по применению систем газоподачи
    • 3. 4. Описание системы газоподачи
  • Глава.
  • Разработка экспериментальной базы и методов исследования
    • 4. 1. Цель экспериментального исследования
    • 4. 2. Стендовая экспериментальная установка и объект испытаний
    • 4. 3. Основные расчетные формулы
  • Глава.
  • Опытно — промышленная проверка разработанной системы газоподачи
    • 5. 1. Определение целесообразности выбранной системы газоподачи
    • 5. 2. Отработка конструктивных элементов системы газоподачи
    • 5. 3. Доводка рабочего процесса, газоподающей аппаратуры и системы регулирования
    • 5. 4. Оптимизация дозы запального топлива тепловозного газодизеля

Разработка системы газоподачи для транспортного газодизельного двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Преобладающим видом энергетических установок на наземном и водном видах транспорта являются поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). В большинстве из них используется жидкое нефтяное топливо различного фракционного состава. Автомобили большой мощности, тракторы, тепловозы, суда речного и морского флотов в основном оснащены дизельными двигателями, потребляющими дизельное топливо или мазуты. Дизельное топливо, бензин и керосин образуют группу светлых нефтепродуктов, которые производят из сырой нефти путем достаточно сложной переработки. При существующих технологиях переработки выход этих продуктов не превышает 45% от исходного количества сырой нефти.

В последние два десятилетия произошло снижение удельного расхода жидкого топлива на грузовом автомобильном транспорте в 1,7 раза, на морском в 1,8 и на речном в 2 раза. Это достигнуто за счет обновления парка транспортных средств и использования новых высокоэффективных двигателей. Несмотря на это расход светлых нефтепродуктов на транспорте и в энергетике постоянно растет. Причина этого кроется в непрерывно растущих потребностях в энергии и транспортном обслуживании. Дефицит нефтяных топлив усугубляется истощением основных месторождений, которые удобно расположены и имеют нефтеносные пласты относительно неглубокого залегания. Новые месторождения зачастую расположены в удаленных и труднодоступных местах с малой плотностью населения. Это приводит к удорожанию добычи, повышению затрат на транспортировку и переработку нефти. Кроме того, нефть является ценным сырьем для химической промышленности.

В то же время, в условиях постоянного дефицита дизельного топлива и его дороговизны газообразное топливо имеет ограниченное 3 применение в поршневых ДВС. Это нуждается в специальном исследовании.

За счет использования природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и в локальных теплоэлектростанциях можно сократить дефицит дизельного топлива и существенно снизить себестоимость выработки энергии. К тому же природный газ не требует никакой химической подготовки. Для использования его в качестве моторного топлива достаточно механической очистки и удаления капельной влаги. Значительный интерес для использования газообразного топлива в ДВС представляет также большие запасы в России и мире природного газа и возможность работы на других видах газов (попутном нефтяном, биогазе, генераторном).

Анализируя структуру потребления топливо — энергетических ресурсов, в последние годы устойчиво растет доля природного газа, это объясняется его высокими потребительскими свойствами, а также значительно меньшей стоимостью эквивалентного количества энергии в сравнении с нефтью, а тем более углем.

Нефть является самым распространенным топливом для энергетических установок с поршневыми ДВС, но одновременно и ценнейшим сырьем для нефтехимической промышленности не имеющем замены в обозримом будущем. Даже, более того имеется тенденция к использованию нефти исключительно в качестве сырья для микробиологической и химической промышленности.

Обеспечение растущих потребностей энергетики и транспорта в дешевом и экологически чистом моторном топливе, а также необходимость в более эффективном использовании природных ресурсов побуждает искать решение в расширении фракционного состава и в поисках альтернативных видов топлив.

Один из способов экономии жидкого топлива — это использование газодизельного цикла (ГДЦ), с замещением в конвертированном 6 дизеле или специально спроектированном двигателе основной части дизельного топлива природным газом. Воспламенение заряда при ГДЦ осуществляется за счет использования запальной дозы жидкого топлива. Мощность факела запального топлива значительно выше, чем у двигателей с искровым зажиганием, что благоприятно сказывается на эффективности рабочего процесса. Применение газодизельного рабочего процесса позволяет снизить эксплуатационный расход жидкого топлива на 80%, дымность отработавших газов в 3−4 раза. Снижение эмиссии оксидов углерода и углеводородов достигает 8590%, а оксидов азота на 50−60%. Еще одним преимуществом газодизельных двигателей является возможность перехода с газообразного топлива на дизельное топливо и обратно, без остановки и сброса нагрузки.

К работам по конвертированию дизельных двигателей на газодизельный процесс «Коломенский завод» совместно с ВНИИГАЗом, ВНИТИ и ВНИИЖТ приступили в 1985 году.

Автор выражает глубокую признательность д.т.н. Васильеву Ю. Н., д.т.н. Никитину Е. А., д.т.н. Хуциеву А. И., д.т.н. Крупскому М. Е., к.т.н. Ширяеву В. М., к.т.н. Аразову В. П., к.н. Рыжову В. А., к.т.н. Ула-новскому Э.А. и другим оказавшим большую помощь в работе над диссертацией.

Настоящая работа посвящена перспективам развития, проблемам доводки, а также конструктивным мероприятиям по созданию высокоэффективных газодизельных двигателей.

Основной задачей данной диссертационной работы является разработка методики выбора оптимальной схемы газоподачи для транспортного газодизельного двигателя применительно к магистральному тепловозу и разработка рекомендаций по конвертированию дизельных двигателей различного назначения в газодизели. fl.

Основные результаты и выводы.

1. На примере исследований системы газоподачи тепловозного газодизель-генератора 1ГДГ установлено, что для транспортных газодизельных двигателей наиболее приемлема электронная система управления газоподачей с электромагнитным клапаном-дозатором и возможностью широкого регулирования параметров газоподачи в зависимости от режима работы газодизеля.

2. Для газодизель-генераторов применяемых для электростанций возможно применение системы с подачей газа на всасывание в турбокомпрессор. Это позволит обойтись минимальными переделками базового дизеля. Для обеспечения достаточной скорости набора нагрузки целесообразно применять схему с. регулированием частоты вращения за счет увеличения подачи жидкого топлива с последующим замещением его газообразным на установившемся режиме.

3. Предложенная методика расчета рабочего процесса газодизельных двигателей позволяет достичь приемлемой точности расчетов за счет настройки модели и выборов постоянных коэффициентов по имеющимся опытным данным двигателей аналогичного назначения и конструкции.

2. Разработанная конструкция системы газоподачи тепловозного газодизель-генератора позволяет использовать ее и для двигателей другого назначения, например для морских буровых платформ и двигателей другой размерности. Применение разработанной конструкции системы газоподачи позволяет обеспечить высокий 1 уровень форсировки газодизельных двигателей, высокую экономичность и обеспечивает возможность конвертирования в газодизели дизелей различного конструктивного исполнения с минимальными.

129 затратами даже в условиях неспециализированных мастерских и депо.

5. Экспериментально подтверждена возможность работы тепловозного газодизельного двигателя с дозой запального топлива 7% от цикловой подачи при дизельном процессе, но, учитывая характер работы тепловоза, принята доза запального топлива 15%. На режимах работы характерных для электростанций применима доза запального топлива 10% с использованием штатной топливной аппаратуры дизельного прототипа.

6. Разработанные рекомендации позволяют на этапе проектирования газодизельного двигателя выбрать тип системы газоподачи экономически оправданный в конкретных условиях безопасный и надежный в эксплуатации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Д.Т., Генкин К. И., Струнге Б. Н. Газовые двигатели ГД100 и агрегаты на их базе, Л, Недра, 1970.
  2. В.И., Нижник М. Е. Применение газообразных топлив в двигателях внутреннего сгорания. Обзорная информация, М, ЦНИИТЭИтяжмаш, 1983. Вып. 5.
  3. Ю.И., Мкртчан Я. С., Чириков К. Ю., Перевод транспорта на газовое топливо. М, Недра, 1988.
  4. Ю.Н., Гриценко А. И., Золотаревский Л. С., Мужливский П. М. Природный газ в качестве моторного топлива. Ж. Газовая промышленность. № 12. 1986.
  5. Ю.Н., Золотаревский Л. С., Ксенофонтов С. И., Мужливский П. М., РенковА.С. Газодизельный двигатель. Ж. Газовая промышленность. 1984. № 11.
  6. Ю.Н., Мкртчан Я. С., Трегубов И. А., Беляев И. Г. Транспорт сжиженного газа танкерами. Ж. Газовая промышленность, 1979, № 3.
  7. Васильев Ю.Н., Нижник М. Е., Трегубов И. А. и др. РТМ «Методические основы создания газовых двигателей на базе дизелей судовых, стационарных, тепловозных и промышленных. М. ВНИИГАЗ, 1975.
  8. Васильев-Южин P.M., Бердунов Е. И., Косенков А. А. Влияние повышенной влажности воздуха на показатели дизеля с газотурбинным наддувом и воздухоохладителем. Тр. ЦНИДИ, Вып.:5, Л. 1972.
  9. И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М-Свердловск, Машгиз.1962.
  10. М.П. и др. Термодинамические свойства газов. М, Л, 1983.
  11. Ф.Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ, как моторное топливо на транспорте. М, Недра, 1986.
  12. Н.Б. Поэлементное совершенствование выпускных систем двигателей с наддувом. Автореферат кандидатской диссертации. Л, ЦНИДИ, 1985.
  13. К.И. Газовые двигатели. М, Машиностроение, 1977.
  14. .М. Численное моделирование рабочего процесса дизелей. Энергомашиностроение, Л, 1968, № 7.
  15. .М. Численное моделирование рабочего процесса по методу ЦНИДИ. Дизели. Справочник (под ред. Ваншейдта В. А. и др.) л. Машиностроение, 1977.131
  16. Дизель, работающий на природном газе. „Mitsui Zo-sen Techn. Rev.“ N 128, 1986.
  17. Ю.Т. Расчетные исследования задержки самовоспламенения дизеля. В кн. Опыт создания турбин и дизелей. Вып. 2. Свердловск, 1972.
  18. В.А., Журавлев A.M., Теплофизиче-ские свойства газообразного и жидкого метана. М. Издание Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР, 1969.
  19. М.В., Крюков А. Д., Фофанов Г. А. Газотепловоз ТЭМ18Г. Обеспечение пожаро и взрывобезопасности, Локомотив,№ 7 1999 г.
  20. М.В., Фофанов Г. А. Создание маневрового газотепловоза мощностью 882 кВт. Ж. Машиностроение № 7 1998 г.
  21. М.В., Крюков А. Д., Фофанов Г. А. Маневровый газотепловоз ТЭМ18Г. Ж. Локомотив, № 6 1998 г.
  22. Н.Н., Красовский О. Г., Соколов С. С. Высокий наддув дизелей. Л. Машиностроение. 1983.
  23. Л.К. Энергетические установки с газовыми поршневыми двигателями. Л, Машиностроение, 1979.
  24. Л.К. Газовые двигатели поршневого типа, Л. Машиностроение, 1968.
  25. Л.К. Газомоторостроение за рубежом. Ж. Энергомашиностроение, 1974 № 29.
  26. О.Г. Численное моделирование нестационарных процессов в газовоздушном тракте двигателя. Тр. ЦНИДИ. Совершенствование и создание форсированных двигателей, Л., 1983.
  27. О.Г., Гончар Б. М., Численное моделирование процессов в дизелях. Тр. ЦНИДИ. Технический уровень двигателей внутреннего сгорания. Л. 1984
  28. О.Г., Матвеев В. В., Программа численного моделирования рабочего процесса дизеля с различными системами воздухоснабжения. Тр. ЦНИДИ Повышение надежности и улучшение технико-экономических показателей тепловозных дизелей. Л. 1983
  29. О.Г., Разработка и испытания макета двигателя с электроуправляемыми системами топливоподачи и газораспределения. (Отчет, книга II, Тема 15−1058, Инв. № ВНТИЦ 0285.0. 54 097). Л., 1985.
  30. Г. П. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. М. Колос, 1979.132
  31. Материалы финско-советского симпозиума 29 октября 1987 г. в Москве. „Энергопроизводство и суперблочная техника в нефтегазовой промышленности“ R. Vestergren/ Lsa 09.04.1987.
  32. М.Е. Наддув четырехтактного газового двигателя. Технический отчет по теме 3−338 ЦНИДИ, Л, 1987.
  33. М.Е. Научно исследовательские работы по созданию мотор-генератора мощностью 500 кВт с газовым двигателем. Технический отчет по теме 2И 876, № гос. Регистрации 79 019 880, Л, ЦНИДИ, 1981.
  34. М.Е., Пшенко Д. У., Росляков А. Н., Фомин В. П. Совершенствование систем топливоподачи двигателей, НИИинформтяжмаш, 1977.
  35. .Н. Применение сжиженного газа в судовых дизелях, Л. Судостроение, 1969.
  36. А.С. и коллектив авторов. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Изд. 2, М, Машиностроение, 1970.
  37. Отчет „Создание экспериментального образца газодизеля и проведение испытаний“ Тема 21 1087, Гос. Регистр. № 0185.31 006, Л, ЦНИДИ, кн. 1 и 2, 1987.
  38. Патент № 1 724 916, Устройство подачи газа для двигателя внутреннего сгорания, 1992, бюл.№ 13.
  39. Патент № 1 758 262, Двигатель внутреннего сгорания работающий по газожидкостному циклу, 1992, бюл. № 32.
  40. Патент № 1 760 144, Регулятор давления газа двигателя внутреннего сгорания стурбонаддувом, 1992 бюл. № 33.
  41. Патент № 2 076 225 Способ регулирования газожидкостного двигателя внутреннего сгорания. 1997 Бюл. № 9.
  42. Н.Н., Шкаликова В. П. Применение альтернативных топлив в дизелях. Двигатели внутреннего сгорания, М, ЦНИИТЭИтяжмаш, № 30, 1983.
  43. А.А. Испытания и доводка газогенераторных тепловозов. Отчет по теме И-073−56, ВНИИЖТ, М, 1956,
  44. Н.Ф. Моделирование и оптимизация процесса сгорания в дизелях. Харьков, 1980
  45. А.И. Индикаторный период запаздывания воспламенения и динамического цикла быстроходного двига133теля с воспламенением от сжатия, М, Машгиз, Труды НИЛД, № 1 1955.
  46. А.Р., Михайлов Л. И. Судовое дизеле-строение Японии. Судостроение за рубежом. № 10, Судостроение за рубежом. № 10, Отчет по теме Лт-04−58, р 1, ВНИИЖТ, М, 1958,
  47. Л.П. Зарубежные судовые двухтопливные двигстели внутреннего сгорания. Судостроение за рубежом, № 3, 1985.
  48. А.Н. Экспериментальное исследование распределеннного распыла топлива по поперечному сечению факела. Труды ЦНИДИ. Совершенствование и создание форсированного двигателя. Л, 1982.
  49. Г. А., Григорович Д. Н. Компьютерная система для испытаний тепловозов и тепловозных дизелей. Вестник ВНИИЖТ № 3, 1997.
  50. Г. А., Коробков Ю. П. Топливо для локомотивов природный газ, Железнодорожный транспорт, № 4 1998 г.
  51. Энергосберегающие системы компании MWM Diesel Und Gastechnik GmbH. Diesel & Gas Turbine Worldwide, N1, b.20, 1988. 6LG32X marine gas diesel developed by Fudji Diesel. Zosen, № 4, 1982.
  52. Acker George H. Dual fuel development for an LNG marine engine. SAE Techn. Pap. Ser.» N880778, 1988.
  53. Allen extends in line range to 2900 bhp wis tupe 370. Fairplay Int Ship Weakly. 1992.
  54. Automatische Anpassung von aufgeladewen Zweis-toffmotoren fQr Diesel-Gas-Betrieb, MTZ, № 6, 1982.
  55. BN tries natural gas as loco fuel. «Railway Gazette International» August, 1986.
  56. Christoph K., Cartellier W., Pfeifer V. Die Bewertung der Klopffestigkeit von Kraftgasen mittels der Methanzahl und deren praktische Anwendung bei Gasmotoren. MTZ, N10, 1972.
  57. Cooprider Noel L Duel fuel ТЕ plant demonstrates efficiency, Diesel and Gas Turbine Progress,, № 4, 1975.
  58. Daugas C. Gas bad engines progress «Societe d’etudes de machines thermiques S.E.M.T. Pielstick». October. 1984.
  59. Dieselmotoren fur Naturgasbetrieb von Hawker Sid-deley, MTZ, № 1, 1972.
  60. Engesser В RTA Zweiftobbmotor Erdgafantetle oon dieseloe «Techn. Rdsch. Sulzer» N 1, 1987.134
  61. Engines in the gas industry. Gas World, 1972
  62. Enussions and Fuel Economy of a Prechamber Diesel Engine with Natural Gas Dual Fuelling. «SAE Techn. Pap. Ser.» N 860 069, 1986.
  63. Gart Eldren N Pereival james What will power future non-hiway transportation, Automot Eng.. № 10, 1979.
  64. Huru RW Engine Technology for alternative fuels, SAE Techn. Pap. Ser. № 800 663, 1980.66. lamoulle A. Gas de boues pour motors dual-fuel Semin int combast replacement, Liege 25 27 Maj., Liege, 1981.
  65. Ireland CW Mogden were sewage warks. APE Eng.,. № 10, 1975.
  66. Karim G.A. Wierba 1 Camparative studies of methane and propane as fuels for spark ignition engines «SAE Techn. Pap. Ser. N 831 196, 1983/
  67. Karin G.A., Amcozegar N. Determination of the performance af a dual fuel diesel engine with the addition of various liquid fuels to the intake charge. „SAE Techn. Pap. Ser.“ N 830 265, 1983.
  68. Klaunig Wolfgang, Will Kurt, Athenstaedt Gemot beistungs-und Verbrauchsoptimierung am MAN Diesel-Gas motor 52/55 ADG, MTZ, № 10, 1982.
  69. Komoda Testio, Marakami Satoshi, Toshioka Saije, Obara Takash. Mitsui Zosen Techn. Rev. N 121, 1984.
  70. L’alimentation des moderns alternatives a combustion interne en combustibles garner Dangers G, Entropy, ,№ 105, 1982.
  71. Natural gas will fuel bulk courier. Motor Ship, № 725,1980.
  72. NKK proposes dual fuel diesel LNGC with reliqnefac-tion, N 777, 1985, A 34 — A — 35/
  73. Pielstik tests on oft biogas diesels give promising results Dangas M, Mod Power Sijst, № 2, 1983.
  74. Pioneering gas fuelled ship.» Shipbuild & Mar. Eng. Int." N 1259, 1982.
  75. Pionering gas-fuelled ship. Shipbuilding and Mar. Eng. Int. № 1259, 1982.
  76. Sulzer RTA Dual-Fuel marine engines «Schiff und Ha-ben» N 3, 1986.135
  77. Walter Knecht, Meinrad Signer, and Fritz Papst, New IVECO LPG Engines far Tracks and Bases. «SAE Techn. Pap. Ser.» N852329. Chicago Illinois, December, 1985.
  78. Woschni G., Anisitis F. Eine Methode zuz Verdusber-echnung der Anderung des Brennverlaufes mittelschnellawfenger Dieselmotoren bei geanden Betriebs bedingungen. MTZ, 34, 1973.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?