Устройство и принцип действия электростанции на базе ДВС и газопоршневой электростанции

11

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройство и принцип действия электростанции на базе ДВС и газопоршневой электростанции

1. Принципиальная схема лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Лабораторный стенд «Бензиновая электростанция на базе ДВС» представляет собой стол, на котором закреплена установка (рис. 1), освещаемая одним осветительным прожектором и соединенная проводами с нагрузкой.

Рис.1. Лабораторный стенд «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Принципиальная схема установки представлена на рис. 2.

Функционально установка делится на следующие части: топливоподача, бензиновая электростанция, система эвакуации дымовых газов, система подогрева сетевой воды, система измерительных приборов, нагрузка и дополнительное оборудование, представляющее собой один осветительный прожектор.

Узел топливоподачи представляет собой топливный бак электростанции, рассчитанный на 15 л. жидкого топлива, U - образной трубки, состоящей из металлической емкости для топлива и силиконовой трубки с мерной линейкой для определения его расхода. К узлу топливоподачи относится и карбюратор, являющийся одним из составных частей бензиновой электростанции, служащий для смешения топлива с воздухом.

Бензиновая электростанция состоит из четырехтактного двигателя мощностью 3100 Вт, электрогенератора в защитном исполнении от механических и климатических воздействий окружающей среды, панели управления генератора (вольтметр, прерыватель цепи, терминал подключения переменного тока).

Рис. 2. Принципиальная схема лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - глушитель; 3 - расходомер уходящих газов; 4 - дымовая труба; 5 - расходомер топлива; 6 - генератор; 7 - амперметр; 8 - вольтметр; 9 - счетчик электрической энергии; 10 - нагрузка; 11 - трехходовой кран; 12 - кожухо-трубчатый газоводяной теплообменник; 13 - слив конденсата

Система эвакуации дымовых газов представляет собой последовательно соединенные гофрированным газопроводом глушитель с защитным кожухом и дымовую трубу. Так же предусмотрено устройство для слива конденсата.

Компонентами системы подогрева сетевой воды являются: сетевой подогреватель и расходомер воды, проходящей через него. Сетевой подогреватель представляет собой кожухо-трубчатый газоводяной теплообменный аппарат.

Система измерений состоит из следующих приборов: шесть хромель-копелевых термопар, подключенных к переключателю термопар, милливольтметр, расходомер уходящих газов, расходомер топлива, амперметра и вольтметра, счетчик электрической энергии.

Нагрузка представляет собой гирлянду ламп накаливания мощностью n, кВт и автомат защиты сети для включения нагрузки.

2. Схема топливоподачи лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

11

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3. Топливоподача

Рис. 4. Схема топливоподачи лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»: 1 - топливный бак; 2 - металлическая емкость; 3 - силиконовая трубка; 4 - мерная линейка; 5 - кран; 6,7 - тройники

Схема топливоподачи ДВС (фото, рис. 3) представляет собой топливный бак электростанции емкостью 15 л. 1, соединенный с U-образной трубкой 2-4 через топливный кран 5 (рис. 4), который регулирует подачу топлива. U-образная трубка представляет собой сообщающиеся сосуды, укрепленные на уровне топливного бака, предназначена для работы электростанции при проведении эксперимента. Позволяет измерять расход топлива с точностью до 1 см³ в единицу времени. Переключение работ электростанции с бензобака на U-образную трубку осуществляется краном. Соединение бензобака и U-образной трубки с карбюратором осуществлено посредством бензошлангов из маслостойкой резины и тройников. Все соединения, во избежание утечек топлива, фиксируются хомутами.

3. Схема эвакуации дымовых газов лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Для бензиновой электростанции предусмотрен глушитель 2 с защитным кожухом. Защитный кожух предназначен для ограждения глушителя, так как данная часть установки при работе нагревается до высоких температур. Выхлопные газы из глушителя попадают в кожухо-трубчатый газоводяной теплообменник 4 и, пройдя его попадают в расходомер газа 5, затем дымовые газы подаются в дымовую трубу 6 (рис. 5, 6). Все соединения выполнены гофрированным газопроводом.

Рис. 5. Система эвакуации дымовых газов

Рис. 6. Схема эвакуации дымовых газов лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - глушитель; 3 - трехходовой кран; 4 - кожухо-трубчатый газоводяной теплообменник; 5 - расходомер; 6 - дымовая труба

Во время эксплуатации установки необходимо после останова открывать кран для слива конденсата (рис. 6).

4. Система подогрева сетевой воды лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Компонентами системы подогрева сетевой воды являются: сетевой подогреватель и расходомер воды, проходящей через него.

Сетевой подогреватель представляет собой кожухо-трубчатый газоводяной теплообменный аппарат. Нагреваемая вода проходит внутри медных трубок, а дымовые газы - в межтрубном пространстве. Площадь поверхности трубок равная площади поверхности теплообмена: . Внутренняя площадь корпуса теплообменного аппарата: .

Температуры прямой и обратной сетевой воды, а так же продуктов сгорания после теплообменного аппарата определяются с помощью хромель-копелевых термопар.

лабораторный электростанция стенд топливоподача

5. Схема измерений лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Система измерений лабораторного стенда (рис. 7, 8) предназначена для снятия показаний во время проведения эксперимента. В зависимости от цели эксперимента измеряют температуры, расходы и нагрузку.

Для снятия температурных показателей на лабораторном стенде установлено девять хромель-копелевых термопар (1-9), измеряющих температуру окружающей среды, стенки цилиндра ДВС, воздуха охлаждающего ДВС, температуру до и после глушителя, перед дымовой трубой, газов за теплообменником, воды из водопровода и воды в канализацию соответственно. Термопары подключены к переключателю термопар 10 (рис. 8). Выбор хромель-копели в качестве материала исполнения термопар обусловлен диапазоном рабочих температур (табл.).

Характеристики стандартных термопар

Показания температур снимают при помощи милливольтметра 10 (рис. 8), роль которого выполняет одноканальный измеритель-регулятор ТРМ-1. ТРМ-1 предназначен совместно с первичным преобразователем (термопарой) для измерения и регулирования температуры и других физических параметров, значение которых входным датчиком может быть преобразовано в сигналы активного сопротивления, напряжение постоянного тока и постоянный ток. В настоящей установке ТРМ-1 используется как измеритель температуры.

Измерения расхода топлива производят с помощью U-образной трубки 15 (рис. 8), служащей одновременно топливной емкостью для лабораторного стенда.

Измерения расхода уходящих газов производят с помощью расходомера газа 11 (рис. 8).

Измерение расхода воды через кожухо-трубчатый газоводяной теплообменник (16) производят с помощью расходомера 17.

Для измерения расходуемой электроэнергии стенд оборудован счетчиком электрической энергии «Меркурий 201» 14 (рис. 8), предназначенным для учета активной электрической энергии в двухпроводных сетях переменного тока с напряжением 220 В, частотой 50 Гц, номинальным / максимальным током 5/50 А. Погрешность измерения активной энергии соответствует классу точности 1,0 или 2,0 по ГОСТ 30207-94.

Рис. 7. Система измерений лабораторного стенда

Амперметр 12 и вольтметр 13 (рис. 8) типа Э8030-MI предназначены для измерений соответственно силы тока и напряжения.

Рис. 8 Схема измерений лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»: 1,2,3,4,5,6,7,8,9 - термопары (измеряют температуры стенки цилиндра, до и после глушителя, перед дымовой трубой, воздуха, охлаждающего ДВС, окружающего воздуха, газов за теплообменником, воды из водопровода и воды в канализацию соответственно); 10 - милливольтметр; 11 - расходомер уходящих газов; 12 - амперметр; 13 - вольтметр; 14 - счетчик электрической энергии; 15 - расходомер топлива; 16 - кожухо-трубчатый газоводяной теплообменник; 17 - расходомер воды через теплообменник.

6. Особенности работы лабораторного стенда «Бензиновая электростанция на базе ДВС»

Во время работы энергоустановки различают четыре стадии: пуск, выход на максимальную нагрузку, сброс нагрузки и останов.

Пуск представляет собой последовательность следующих действий:

1. включают дополнительное оборудование - прожектор, освещающий рабочее место;

2. проводят внешний осмотр установки;

3. проверяют уровень масла в двигателе;

4. открывают топливный кран;

5. устанавливают рычаг привода воздушной заслонки в положение «закрыто», так как для пуска из холодного состояния необходима «богатая» смесь топлива с воздухом;

6. ставят переключатель зажигания в положение «Вкл»;

7. запускают двигатель, потянув шнур статора резким рывком;

8. после запуска, рычаг привода воздушной заслонки переводят в положение «открыто» для дальнейшего использования «бедной» смеси;

9. прогревают двигатель, окончание прогрева контролируют по первой термопаре;

10. после установления стационарного режима, закрывают топливный кран и наполняют расходомерный топливный бачок до верхней отметки;

11. установка готова к выполнению эксперимента со штатным избытком воздуха.

Для пуска двигателя открывают топливный кран и устанавливают рычаг привода воздушной заслонки в положение «закрыто», так как необходима «богатая» смесь топлива с воздухом - смесь, содержания воздуха в которой минимально. После запуска рычаг привода воздушной заслонки переводят в положение «открыто» для дальнейшего использования «бедной» смеси, которая обеспечивает нормальную работу двигателя.

Набор нагрузки осуществляют переключателями автоматов защиты сети, сброс нагрузки осуществляется в обратной последовательности.

Останов проводят выключением зажигания (кнопка «Выкл» на панели управления установки).

7. Принципиальная схема лабораторного стенда «Газопоршневая электростанция»

Лабораторный стенд «Газопоршневая электростанция» представляет собой стол, на котором закреплена установка (рис. 9), освещаемая одним осветительным прожектором и соединенная проводами с нагрузкой.

Рис. 9 Лабораторный стенд «Газопоршневая электростанция»

Принципиальная схема установки представлена на рис10.

Рис. 10. Принципиальная схема лабораторного стенда «Газопоршневая электростанция»: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - глушитель; 3 - расходомер уходящих газов; 4 - дымовая труба; 5 - расходомер топлива; 6 - генератор; 7 - амперметр; 8 - вольтметр; 9 - счетчик электрической энергии; 10 - нагрузка; 11 - трехходовой кран; 12 - слив конденсата.

Функционально установка делится на следующие части: топливоподача, газовая электростанция, система эвакуации дымовых газов, система измерительных приборов, нагрузка и дополнительное оборудование, представляющее собой один осветительный прожектор.

Узел топливоподачи состоит из баллона с газом «пропан», редуктора-регулятора давления, трубки, соединяющей его с расходомером, расходомер, питающего шланга с кордовой прослойкой, подключенного к штуцеру подвода газа, инжектора-смесителя ДВС.

Газовая электростанция состоит из двигателя мощностью 1300 Вт, электрогенератора в защитном исполнении от механических и климатических воздействий окружающей среды, панели управления генератора (вольтметр, прерыватель цепи, выход постоянного тока, выход переменного тока, предохранитель от перегрузки).

Система эвакуации дымовых газов представляет собой последовательно соединенные гофрированным газопроводом глушитель с защитным кожухом и дымовую трубу. Так же предусмотрено устройство для слива конденсата.

Система измерений состоит из следующих приборов: шесть хромель-копелевых термопар, подключенных к переключателю термопар, милливольтметр, расходомер уходящих газов, расходомер топлива, амперметр, вольтметр, счетчик электрической энергии.

Нагрузка представляет собой гирлянду ламп накаливания мощностью n, кВт и автомат защиты сети для включения нагрузки.

Размещено на Allbest.ru