Внедрение: 2013 г.

Ученые из Башкирского ГАУ применили Установку измерительную LTR в задаче повышения энергоэффективности дизеля автономной электростанции.

Дизельные электростанции востребованы и в тех случаях, когда по каким-либо причинам подключение к центральной энергосистеме затрудненно или требует много времени и средств на их сооружение. Кроме того, они нашли широкое применение в агропромышленном комплексе, строительстве, компаниях сотовой связи и др.

Авторы отмечают значимый недостаток ныне применяемых дизельных топливных систем: со снижением оборотов и нагрузок уменьшаются объем и давление впрыскиваемого в цилиндр топлива. Этот недостаток можно преодолеть, если режим работы дизеля регулировать методом пропуска подачи топлива (комбинированным регулированием топливоподачи). Характеристики дизеля и выходные электрические параметры генератора при пропуске подачи топлива меняются скачкообразно, но плавности изменения этих характеристик можно добиться путем корректирования объема впрыскиваемого в цилиндр топлива в оставшихся рабочих циклах. При таком регулировании, как показывают расчеты (рисунок 1), для обеспечения плавности характеристик (например, кривая N₁) цикловую подачу следует корректировать в виде кривой g_ц2.

Рисунок 1. Расчетные зависимости номера пропускаемой подачи k, числа пропусков δ, нагрузки N и цикловых подач g_ц.

Результаты исследования. Для проверки достоверности теоретических положений была собрана экспериментальная установка на базе дизельной электростанции KIPOR KDE19EA3 и предложенной нами системы регулирования топливоподачи c применением крейта LTR‑EU‑8‑1. Функциональная схема и общий вид этой установки представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2. Функциональная схема экспериментальной установки: 1 – трехходовой кран; 2 – дизель; 3 – топливная аппаратура; 4 и 5 – датчики углового положения кулачкового вала ТНВД и частоты вращения коленчатого вала дизеля; 6 – микропроцессорный блок управления; 7 – Установка измерительная LTR‑EU‑8‑1; 8 – преобразователь напряжения 12В‑45В; 9 – счетчик электроэнергии СЕ 301 R33 145‑JAZ; 10 – ЭВМ; 11 – пульт управления нагрузкой; 12 – нагрузочный стенд; 13 – измеритель показателей качества электроэнергии AR.05L; 14 – датчики тока и напряжения; 15 – генератор; 16 – электронные весы; 17 – емкость для дизельного топлива; 18 – датчик температуры отработавших газов; 19 – электронно-управляемый двухзатворный соленоид.

Рисунок 3. Общий вид экспериментальной установки.

При проведении исследований нагрузочные режимы для дизельной электростанции выбирались из графиков нагрузок сельскохозяйственных потребителей, составленных нами при энергетическом обследовании предприятий агропромышленного комплекса. На рисунке 4 в качестве примера представлена осветительная (для зимнего периода) нагрузка административного здания сельского поселения.

Рисунок 4.Суточная электрическая нагрузка административного здания сельского поселения с. Халикеево Стерлибашевского района РБ.

Из этого рисунка следует, что средняя электрическая нагрузка не превышает 50 % от номинальной величины. Следовательно, при регулировании режимов работы дизельной электростанции комбинированным регулированием топливоподачи, появляются реальные предпосылки снижения расхода топлива.

Результаты исследований представлены в таблице ниже.

В целом результаты исследований показали, что комбинированное регулирование топливоподачи в автономных электростанциях позволяет существенно повысить экономичность работы их дизелей на отдельных нагрузочных режимах до 10 %, что немаловажно при автономном электроснабжении.

Источники:

1. Галиуллин Р.Р., Мифтахутдинов Ф.Ф. Комбинированное регулирование топливоподачи в дизелях автономных электростанций малой мощности как фактор повышения их энергетической эффективности // Известия Международной академии аграрного образования. – СПб. – 2013. – Вып. 17. – С. 161‑163.
2. Галиуллин Р.Р., Мифтахутдинов Ф.Ф. К вопросу эффективности использования автономных дизельных электростанций малой мощности // Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития АПК: материалы международной научно-практической конференции в рамках XXII Международной специализированной выставки «АгроКомплекс‑2013». Часть II. – Уфа: Башкирский ГАУ. – 2013. – С. 7‑10.
3. Патент № RU 2468230 Способ регулирования частоты вращения дизель-электрического силового агрегата [Текст]/ Галиуллин Рустам Рифович (RU), Сафин Айрат Вазихович (RU), Потапов Виктор Иванович (RU)// Открытия. Изобретения.: 2012. – Бюл. № 33.

Разработчик: Галиуллин Р.Р., Мифтахутдинов Ф.Ф. (ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ)