Принцип работы газопоршневой электростанции: принцип работы. Эксплуатация и обслуживание газопоршневых электростанций — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

Газопоршневые электростанции: строение, схема и принцип работы

Строение газопоршневой установки

Базовыми комплектующими ГПУ являются: двигатель и электрогенератор, соединённые через муфту и закрепленные на стальной раме. Однако для полноценной работы газопоршневой электростанции необходим ряд функциональных систем

1) Газовый двигатель и комплектующие

Газопоршневой двигатель – двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива природный газ. Позволяет вырабатывать тепловую энергию. КПД двигателя при полной нагрузке может достигать 93,7%. Компания ЦЭСР проектирует ГПЭС на базе оборудования компании МАN.

Комплектующие двигателя:
• система смазки циркуляционного типа: маслобак с арматурой и маслофильтр;
• система охлаждения: центробежный насос с электроприводом и мембранный расширительный бак;
• пусковое устройство: стартер с пучковым реле и аккумуляторные батареи;
• система подачи газа: газовый предохранительный фильтр, термозапорный клапан, отключающие шаровые краны, электромагнитный клапан, регуляторы давления газа, газовый счетчик с корректором расхода, сильфонный компенсатор, трубопроводы;

• система зажигания: катушки зажигания, электронный распределитель, датчик числа оборотов, кабели, свечи зажигания и штекеры.

2) Генератор

Трехфазный синхронный бесщеточный генератор – устройство, преобразующее тепловую и механическую энергию в электрическую. Через муфту вращающийся момент двигателя передается ротору генератора. При его вращении в статоре осуществляется выработка электроэнергии, которая и используется предприятиями.

3) Стальная рама

Опорная рама с амортизаторами – жесткая конструктивная деталь, несущая нагрузку от двигателя, генератора, насоса системы охлаждения, расширительного бака ОЖ, теплообменника и остальных деталей.

4) Система утилизации тепла

Существуют разные варианты комплектации. Наиболее распространена система из двух теплообменников (типа жидкость-жидкость и газ-жидкость), калорифера для отвода тепла от системы охлаждения двигателя, соединительной арматуры, трубопровода, датчиков и прочих деталей.

5) Система выхлопа и очистки выхлопных газов

Данный отдел ГПУ состоит из стальных шумоглушителей и СО-катализаторов, закрепленных на линии выхлопных газов после двигателя. В ряде случаев предусмотрен монтаж дымовой трубы.

6) Вентиляция и охлаждение

Главная цель системы – поддержание стабильной температуры воздуха в контейнерной электростанции для функционирования двигателя и обеспечение заданной кратности воздухообмена. Включает: вентилятор двигателя, воздуховоды и вытяжные вентиляторы.

7) Распределительное устройство и силовой пульт управления

Пульт управления, расположенный в контейнере, соединен по локальной сети с контроллерами электростанций. Информация о состоянии сети поступает на него с приборов, установленных в распределительном устройстве, по последовательному интерфейсу. Пульт управления – многофункциональное устройство обеспечивающее:
• автоматический заряд аккумуляторных батарей;
• питание датчиков и исполнительных устройств, установленных на двигателе;

• автоматическую синхронизацию и устойчивую параллельную работу электростанции с другими агрегатами или электрической сетью;
• автоматическую автономную работу на изменяющуюся нагрузку;
• автоматический пуск и остановку электростанции;
• аварийную автоматическую сигнализацию и защиту двигателя и генератора.

Распределительное устройство состоит из коммутационных аппаратов и устройства релейной защиты.

8) Система питания собственных нужд установки для выработки электроэнергии

Система питания состоит из электрического шкафа настенного типа, контейнера, кабелей, кабельных лотков и конструкций, выводов из электрощитов, маркировки проводов.

9) Освещение

Система состоит из двух частей: основное освещение от внешних сетей и аварийное от аккумуляторных батарей. Для освещения применяются светильники дневного света, лампы мощностью 40 ВТ, выключатели, розетки для портативного освещения и сервисных работ.

10) Охранная и пожарная сигнализация

Оборудование, обеспечивающее безопасность на когенерационной газопоршневой установке: прибор приемно-контрольный пожарный, датчики температуры и задымления, а также датчики вскрытия дверей, световая и звуковая сигнализация.

11) Система пожаротушения

Включает автоматическую систему пожаротушения порошкового типа и два ручных огнетушителя углекислотных с креплением на внутренней стенке контейнера.

12) Система заземления

Защитное заземление выполнено по требованиям ПУЭ. Двери и поворотные панели внутри отсеков ГПУ подключены к шине заземления с помощью многожильного медного кабеля сечением от 4 мм².

Газопоршневые установки — технические характеристики — IEC Energy

Газопоршневые электростанции или ГПУ — это элекротрогенераторы, способные полностью или частично удовлетворить потребность предприятия в электроэнергии. Чтобы правильно подобрать оборудование для обеспечения нужд предприятия, следует знать принцип работы и технические характеристики ГПУ.

К основным техническим характеристикам газопоршневых установок относятся механическая, электрическая и тепловая мощность.

Технические характеристики газопоршневых электростанций MTU

MTU Onsite Energy — немецкий производитель электрогенераторов, занимающий лидирующие позиции на мировом рынке.

Компания IEC Energy является официальным дилером оборудования MTU и предлагает на выбор разнообразные модели серий L32, L33, L64.

Технические характеристики газопоршневых электростанций разных серий отличаются друг от друга: они имеют разную мощность, КПД, по разному принимают и сбрасывают нагрузку. Объединяет их одно — всё оборудование рассчитано на потребление природного газа. Другие виды топлива не соответствуют характеристикам газопоршневых установок MTU.

Технические характеристики газопоршневых установок серии L32

Эти ГПУ предназначены для эксплуатации в условиях высокого температурного режима (до 45 градусов без снижения мощности). В каталоге IEC Energy представлены 4 модели, которые отличаются друг от друга количеством цилиндров и, как следствие, мощностью.

Модельный ряд серии L32 состоит из следующих агрегатов:

MTU 8V4000L32 мощностью 776 кВт

MTU 12V4000L32 мощностью 1169 кВт

MTU 16V4000L32 мощностью 1562 кВт

MTU 20V4000L32 мощностью 1948 кВт

Естественно, чем больше электрическая мощность, тем выше расход природного газа.

Однако показатели электрического КПД всех моделей серии L32 примерно одинаковы и составляют около 41,9–42,8%. Такое значение КПД близко к максимальному, так как остальная энергия от переработки топлива уходит на производство тепла. При использовании когенерационных установок суммарный КПД составляет 90%.

Технические характеристики газопоршневых установок серии L33

Эти ГПУ предназначены для эксплуатации в условиях умеренного климата (до 30 градусов без снижения мощности). В каталоге IEC Energy представлены 4 модели, которые отличаются друг от друга количеством цилиндров и, как следствие, мощностью.

Модельный ряд серии L33 состоит из следующих агрегатов:

MTU 8V4000L33 мощностью 854 кВт

MTU 12V4000L33 мощностью 1286 кВт

MTU 16V4000L33 мощностью 1718 кВт

MTU 20V4000L33 мощностью 2145 кВт

КПД всех моделей серии L33 составляют около 42,8–43,2%. Такое значение КПД близко к максимальному, так как остальная энергия от переработки топлива уходит на производство тепла. При использовании когенерационных установок суммарный КПД составляет 90%.

Технические характеристики газопоршневых установок серии L64

Модельный ряд серии L64 состоит из следующих агрегатов:

MTU 8V4000L64 мощностью 1013 кВт

MTU 12V4000L64 мощностью 1523 кВт

MTU 16V4000L64 мощностью 2028 кВт

MTU 20V4000L64 мощностью 2535 кВт

КПД всех моделей серии L64 составляют около 44–44,3%. Такое значение КПД близко к максимальному, так как остальная энергия от переработки топлива уходит на производство тепла.

При использовании когенерационных установок суммарный КПД составляет 90%.

Устройство, принцип работы и механическая мощность ГПУ

Принцип работы данного оборудования состоит в передаче механической мощности двигателя генератору. Таким образом, технические характеристики газопоршневых электростанций следует оценивать, начиная с механической мощности.

Серия L32 — 100 кВт с цилиндра

Серия L33 — 110 кВт с цилиндра

Серия L64 — 130 кВт с цилиндра

Механическая мощность — это самая важная характеристика работы двигателя внутреннего сгорания, показывающая количество сделанной работы за определенный промежуток времени. Она характеризует скорость работы и объем максимально возможной нагрузки. Именно на основании данных механической мощности рассчитывается электрическая мощность ГПУ.

Электрическая мощность газопоршневых электростанций

Электрическая мощность ГПУ — это тот параметр, которым руководствуются при выборе оборудования. Поэтому так важно понимать его значение и способ вычисления. Электрическая мощность представляет собой количество производимой энергии. Она рассчитывается из произведения механической мощности и КПД генератора.

Для владельцев предприятий важно понимать затратность работы оборудования и его окупаемость. Поэтому электрическую мощность всегда оценивают вместе с количеством потребляемого топлива и общей стоимостью оборудования. Простые расчеты показывают, что эксплуатация ГПУ намного выгоднее дизельных, бензиновых и твердотопливных электрогенераторов. Газопоршневые электростанции обладают высокой электрической мощностью в сочетании с низкой себестоимостью выработки энергии и высоким КПД.

Тепловая мощность когенерационных установок

Когенерационными установками называют те ГПУ, которые используются для производства не только электроэнергии, но и тепла. По факту любую газопоршневую электростанцию можно переоборудовать в когенерационную. Для этого ГПУ оснащается системой утилизации тепла, или, проще говоря, теплообменником.

Современные газопоршневые электростанции не преобразуют полученное вследствие сгорания топлива тепло на 100%. Часть тепла утилизируется, а часть выбрасывается в атмосферу. Система работает следующим образом:

вода поступает в пластинчатый теплообменник системы охлаждения двигателя, нагревается и далее следует в котел-утилизатор, где нагревается выхлопными газами;
нагретая вода служит теплоносителем, тепло которого полезно используется на предприятии.

Аналогичная система действует и в парогенераторных установках, теплоносителем которых является пар.

Преимущества оборудования производства MTU Onsite Energy

Технические характеристики газопоршневых установок MTU Onsite Energy отличаются от аналогов в лучшую сторону. Так, например, среднеэффективное давление, характеризующее нагруженность ГПУ, в оборудовании MTU имеет оптимальное значение. Более высокие показатели, которые часто встречаются у альтернативных производителей, указывают на то, что двигатель сильно форсирован и надежность его оставляет желать лучшего.

ГПУ серии L32 являются дефорсированными версиями серии L33 и отличаются применяемыми турбонагнетателями и возможностью работать в более жарком климате.

Среднеэффективное давление серии L33 составляет 18,5 бар, а L32 — 16,8 бар.

В серии L64 применяется принципиально другой двигатель; если запчасти от серии L33 и L32 идентичны (кроме турбонагнетателя), то серия L64 имеет совершенно другую элементную базу расcчитанную на максимальный электрический КПД при сохранении высокой надежности, которой славятся ГПУ MTU.

В свою очередь серия L64 имеет более высокий КПД, до 44,3% и, как следствие, более высокое среднеэффективное давление, которое составляет 20 бар, что не могло не сказаться на характеристиках приема и сброса мощности, серия L64 проигрывает по данному параметру ГПУ серий L32 и L33.

Заказывайте обслуживание и запрашивайте коммерческие предложения по телефону +7 495 799 74 64. Специалисты компании IEC Energy предоставят полный комплекс услуг сопровождения оборудования.

Газопоршневые электростанции: принцип работы

Газовый генератор, представляющий собой устройство, обеспечивающее бесперебойную работу любого объекта, состоящее из синхронного генератора и двигателя, функционирующего на газовом топливе – газопоршневая электростанция. Информация об особенностях ее работы, возможностях и характеристиках представлена в статье ниже.

Область применения, преимущества

Данное оборудование широко применяется в следующих сферах:

строительная отрасль;
промышленные и сельскохозяйственные предприятия;
организации ЖКХ;
деревообрабатывающие компании;
лесная промышленность;
коммерческие структуры;
частные хозяйства.

Достоинства эксплуатации газопоршневых станций очевидны: небольшие эксплуатационные расходы, удобство в обслуживании, экономическая эффективность, высокий КПД, длительный бесперебойный срок службы, независимость от центральных систем электро и теплоснабжения.

Основное преимущество такого устройства перед дизельными электростанциями заключается в том, что себестоимость получаемой электроэнергии в несколько раз дешевле. Для предприятий, стремящихся оптимизировать расходы на выпуск своей продукции, привлечение газапоршневых электростанций – оптимальный вариант.

Стоит отметить, что к достоинствам данного оборудования также относится небольшая концентрация вредных веществ в выхлопе, практически не оказывающая влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды. Поэтому газовая электростанция промышленного применения – устройство, отвечающее самым современным нормативам и требованиям, как по сбережению энергии, так и по защите природы.

Принцип работы

Газопоршневая электростанция работает так: в камере оборудования сгорает топливный газ. Полученная в ходе такого процесса энергия поступает в поршневую группу, а она, применяя коленвал, передает ее генератору, который вырабатывает энергию. Двигатели устройства могут функционировать на природном либо попутном газу.

Особенности

В результате работы газопоршевой электростанции возможно получение двух типов энергии – тепловой и электрической. Такой процесс носит название когенерации. Эксплуатируя подобные установки, владельцы получают не только надежное отопление помещений, но и горячую воду, пригодную для использования в рабочих или бытовых целях.

Некоторые модели оборудования дополнительно снабжены технологией, которая позволяет получать холод. Ее название тригенерация. Это полезная функция для промышленного охлаждения, поддержания низких температур на складах, в цехах.

Вывод

Газопоршневые электростанции независимо отечественного они или импортного производства – отличный источник питания, предназначенный для эффективного обеспечения как автономного, так и резервного электропитания. Все большее число предприятий и частных лиц покупают именно такие устройства, так как себестоимость вырабатываемой энергии значительно ниже, чем у бензиновых и дизельных аналогов.

Газопоршневые электростанции | Архитектурно-строительный справочник

Экономное использование энергии в современном мире имеет огромное значение. Причем централизованное энергоснабжение с ростом тарифов становится не таким востребованным. На смену им приходят экономные, практичные автономные источники энергии. На этом фоне газопоршневые электростанции получили большую популярность.

Описание установки

Газопоршневые установки, их еще называют станциями, – это системы генерации, в основе которых – газопоршневой двигатель. Он помогает преобразовать энергию газа в энергию электричества. Причем возможно производство тепловой и электрической энергии – это когенерация. Если же извлекается 3 вида энергии – то это тригенерация.

Газопоршневая электростанция зачастую используется в промышленных масштабах, так как позволяет существенно снизить производственные расходы. Установки могут использоваться как основной источник снабжения электрической энергией для автономных систем и как резервный (аварийный) источник.

Принцип работы

Рассматривая газопоршневые электростанции, нужно обязательно изучить их принцип работы. Так, работает эта система надежно, а в ее конструкции используются доступные компоненты. Принцип работы можно представить так:

Газопоршневая установка по сути – это поршневой двигатель внутреннего сгорания, который использует топливо – газ.
Двигатель перерабатывает химическую энергию топлива в механическую.
Внутри двигателя происходит термодинамический цикл (цикл Отто). В результате этого происходит образование двух типов энергии – электрической и тепловой.

Практический смысл когенерации огромен. Так, газопоршневой генератор производит электричество и тепло, которые непременно возникают во время прямой выработки электричества. Это особенно актуально в зимние месяцы, когда удается экономить вдвойне.

Особенности

Стоит выделить ряд особенностей всех газопоршневых генераторов, которые на данный момент производят более 5,5 млн кВт энергии в год в разных точках страны. Самые важные для потребителя моменты:

Газопоршневые электростанции по цене более оправданы, ведь они дают КПД выше, чем у микротурбин. На эффективность не повлияет температура окружающей среды. Именно поэтому место расположения установки можно выбирать любое.

ГПЭС используют меньше топлива. Именно поэтому количество выхлопных газов, которые непременно отправляются в атмосферу, меньше. Причем 0,1-0,2 г вредных веществ, которые образуются в процессе производства 1 кВт энергии, нейтрализуются.

Газопоршневая электростанция по цене дешевле, причем на всех этапах – от установки до эксплуатации. Первичные затраты ниже, чем при подключении к централизованной электрической сети. Окупаемость такой установки составляет порядка 2-3 лет.

На каком топливе работают

Газопоршневые установки работают на разных типах газов, а именно:

Сухой отбензиненный газ.

Трубопроводный газ.

Есть модели комбинированные, которые могут работать на газе и жидком топливе. Что интересно, они работают одинаково эффективно и на сжиженном, и на сжатом газе. То есть газопоршневые электростанции можно использовать, даже не имея подключения к магистральному трубопроводу. Для случаев, когда мощность мала, вполне допускается подключение через редуктор к баллону с газом.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ стоит выделить:

Возможность получения 2-3 видов энергии одновременно.

Могут эксплуатироваться при любых погодных условиях, даже на открытом воздухе.

Газопоршневые электростанции российского производства и иностранные можно использовать как в промышленности, так и для бытовых нужд в пределах частного дома.

Возможно использование любого вида газа.

Нет необходимости строить подводящие или распределительные сети. Это еще больше экономит средства. За счет этого удается повысить энергоэффективность и понизить себестоимость производства той или иной продукции.

Такие установки надежны, что особенно важно, если происходят перебои с электроснабжением.

Широкий диапазон мощностей – до 2500кВт.

Работают тихо.

Надежны, износостойки, просты в управлении.

Газопоршневые электростанции, цена которых достаточно доступная, частично снимают нагрузку с централизованных магистралей. Как результат – уменьшаются пиковые нагрузки, то есть риск возникновения аварий, а значит и потерь энергии, тоже минимизируется.

Что касается недостатков, они тоже есть, но их можно нивелировать. Так, основная проблема – присутствие в выхлопе вредных веществ. Их концентрацию можно уменьшить, но для этого необходимы дорогостоящие катализаторы. Еще один момент, который стоит отметить – сложность доставки топлива, если на участке использования нет магистрали. Газ – взрывоопасен, поэтому его доставка осуществляется только в специальных цистернах.

Сферы использования

Так как цена газопоршневой электростанции более доступна, чем у других вариантов обеспечения электрической энергией, то и сферы использования их – различны. Применение зависит от мощности. Примеры:

Станция 40-60 кВт – бытовое использование, развлекательные комплексы, небольшие производства.

100 кВт – отели, административные здания, развлекательные комплексы.

200-375 кВт – производства, большие отели.

500 кВт – тяжелая индустрия, больницы, другие медицинские учреждения.

750 кВт – крупные больницы, коммунальные предприятия.

1000 кВт – тяжелая индустрия, большие медучреждения, фабрики и торговые комплексы.

Кроме того, их использование распространено на следующих площадках:

Буровые платформы и скважины.

Очистные сооружения.

Могут выступать как основным источником электроэнергии, так и дополнительным. Также работают совместно с другими системами.

Каждая модель газопоршневой электростанции разработана под определенный спектр задач и имеет для этого конкретный рабочий ресурс.

Если Вам необходимо комплексное обслуживание газопоршневой электростанции, компания ООО ПКФ «Энергодизельцентр» к Вашим услугам https://e-d-c.ru/projects/

Газопоршневая электростанция

Газопоршневая электростанция.

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе. Помимо электроэнергии газопоршневая электростанция может дополнительно вырабатывать тепло.

Газопоршневая электростанция

Конструкция, топливо и принцип работы газопоршневой электростанции

Преимущества и недостатки газопоршневой электростанции

Газопоршневая электростанция:

Газопоршневая электростанция – это электростанция, созданная на основе поршневого двигателя внутреннего сгорания, работающего на природном или другом горючем газе.

Газопоршневая электростанция вырабатывает не только электрическую, но тепловую энергию. В таком случае этот процесс называется «когенерация». В том, случае если газопоршневая электростанция позволяет получать ещё и холод, то данный процесс называется «тригенерация».

Газопоршневая электростанция предназначена работы в постоянном и периодическом режиме (во время пиковых нагрузок), а также в качестве аварийных источников энергии, с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла.

Она используется в качестве резервного, вспомогательного или основного источника электроэнергии на предприятиях как в автономном режиме или совместно с централизованными системами электроснабжения и тепла.

Газопоршневая установка устанавливается на единой раме-блоке, внутри блок-модуля (контейнера) или стационарно (в здании).

Газопоршневые электростанции выпускаются мощностью от 5 кВт до 7 МВт. Электрический КПД газопоршневой электростанции составляет от 25 до 45 %. Из 0,22 м³ газа может быть выработан 1 кВт электроэнергии.

Конструкция, топливо и принцип работы газопоршневой электростанции:

Основу конструкции газопоршневой электростанции составляет поршневой двигатель внутреннего сгорания, который в свою очередь представляет собой разновидность двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршней преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом. Таким образом, поршневые двигатели внутреннего сгорания (в большинстве случаев) выдают механическую энергию в виде крутящего момента.

Поршневой ДВС является самым распространённым тепловым двигателем и поэтому используется в газопоршневой электростанции.

Поршневой ДВС работает по циклу Отто. Его рабочим телом является природный газ, попутный нефтяной газ, биогаз, смешанный газ, генераторный газ, коксовый газ, свалочный газ, метан, пропан, бутан, пропан-бутановая смесь, газы с низкой теплотворной способностью, с невысоким содержанием метана и низкой степенью детонации, газы с высокой теплотворной способностью и пр. горючие газы, которые подводятся к двигателю извне от газовой магистрали либо через газовый редуктор от баллонов со сжатым газом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания крепится на единой раме вместе с генератором электрического тока и соединен с последним с помощью единого вала. Крутящий момент (механическая энергия вращения) во время работы поршневого ДВС через единый вал передается на генератор электрического тока, преобразующий механическую энергию вращения вала в электрическую.

Вырабатываемая электроэнергия через кабельные линии передается на распределительное устройство потребителя.

Во время работы ДВС высвобождается большое количество тепла, содержащегося в выхлопных отработанных газах, рубашке охлаждения двигателя и нагретом масле. С помощью теплообменников тепловая энергия может быть отведена и использована по назначению. В противном случае тепло выбрасывается в атмосферу.

Преимущества и недостатки газопоршневой электростанции:

Преимуществом газопоршневой электростанции является ее мобильность. Она может быть демонтирована, перенесена и установлена на новом месте, например, в удаленном районе, в котором отсутствует централизованные системы электроснабжения.

Одним из основных недостатков, является наличие большого количества вредных веществ в выхлопных отработанных газах, что требует применения катализаторов для их очистки. Вредные вещества в выхлопе появляются из-за сгорания моторного масла, примерно 0,2 грамма на выработку 1 кВт электроэнергии.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Найти что-нибудь еще?

Газопоршневая электростанция (ГПЭС) — Что такое Газопоршневая электростанция (ГПЭС)?

Газопоршневая электростанция (ГПЭС) — это система генерации, созданная на основе газопоршневого двигателя (ГПД)

Газопоршневая электростанция (ГПЭС) — это система генерации, созданная на основе газопоршневого двигателя(ГПД), позволяющая преобразовывать внутреннюю энергию топлива (газа) в энергию электричества.

Возможно получение 2^х видов энергии (тепло и электричество), техпроцесс называется «когенерация».

В случае получения 3^х видов энергии (актуально для вентиляции, холодоснабжения складов, промышленного охлаждения), то техпроцесс называется «тригенерация».

ГПД представляет собой двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием горючей смеси в камере сгорания, использующий в качестве топлива газ.

Энергия, выделившаяся при сгорании топлива, в газовом двигателе производит механическую работу на валу, которая используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока.

Газовые двигатели используются для работы в составе генераторных установок, предназначенных для постоянной и периодической работы (пиковые нагрузки) с комбинированной выработкой электроэнергии и тепла, а также в качестве аварийных источников энергии.

Кроме того, они могут работать как в составе холодильных установок, так и для привода насосов и газовых компрессоров.

Газовые двигатели могут использовать различные виды газа и приспособлены к перестройке для работы с одного вида газа на другой.

В качестве топлива можно использовать ПНГ, сухой отбензиненный газ, метан угольных пластов, пропан-бутан, магистральный газ и тд

Существуют 2-топливные двигатели, работающих одновременно на жидком и газообразном видах топлива .

ГПЭС изготавливаются в стационарном и блочно-модульном исполнении.

Одним из недостатков является высокая концентрация вредных веществ в выхлопе, что требует применения дорогостоящих катализаторов.

Вредные вещества в выхлопе появляются из-за сгорания моторного масла.

Для снижения вредного воздействия на окружающую среду электростанциям требуются высокие дымовые трубы.

ГПЭС может работать как на сжиженном, так и на сжатом газе. Это позволяет использовать газовые двигатели не только при подключении к газовой магистрали. При небольшой мощности ~ 1 кВт, достаточно подключить баллон со сжиженным газом через газовый редуктор.

Применение широкое, и будет только возрастать в связи с ростом использования газа в промышленности и для частного использования.

каковы основные шаги

В топливной энергетике в последние несколько лет нависает кризис. Периодически возникают проблемы с подачей топлива и электричества. В этой связи малая энергетика становится все более популярной. Основа малой энергетики — когенерационная установка. Это одновременное производство двух видов энергии — тепловой и электрической. Для того, чтобы ТЭЦ имела более законченные формы, разработана когенерационная установка. Их 3 типа:

Исходя из рабочего поршня двигателя.
Работает на базе паровых турбин.
Дизельная установка.

На данный момент наиболее производительными и экономичными являются газопоршневые агрегаты. Сразу отметим, Вас может заинтересовать российская газопоршневая установка, представленная на сайте http://www. r-kompleks.ru/.

Устройство

Как и любая когенерационная установка, у газа есть несколько основных блоков:

1 блок — Первичный двигатель. Это поршень, который работает с первоначальным источником энергии.
2-блочный генератор.С его помощью мощность двигателя преобразуется в электричество.
3-х секционная система рекуперации тепла. Принцип работы этой системы заключается в использовании энергии, состоящей из энергии горячих газов. Конструкция теплообменника зависит от вида топлива.
4-х агрегатная система управления и агрегатный контроль. Состоит из датчиков, рычагов управления.

Автоматизированная работа всех основных узлов когенерационной установки позволяет достичь КПД, равного 90%. Обратите внимание, собрать ТЭЦ могут предложить по ссылке.

Принцип работы

Поскольку в качестве основного топлива на таких установках используется газ, также существует возможность использования биогаза. Принцип работы установки заключается в возможности преобразования газа в электричество и тепло. Производство тепловой и электрической энергии одновременно. Это главное преимущество газопоршневых агрегатов. Такой принцип работы позволяет сделать процесс производства энергии более эффективным и дешевым.

Всю систему работы можно разделить на несколько этапов.

этап. Подача газа в топливную систему.
этап. Подача воздуха в турбокомпрессор.
этап. Поток охлаждающего воздуха в топливной системе.
этап. Связь газа с воздухом, образование воздушно-топливной массы.
этап. Сгорание топлива. На этом этапе выработка электроэнергии происходит за счет вращения двигателя генератора.
этап. Сбор тепловой энергии. Он состоит из нагретого в процессе выхлопного газа и нагревающей жидкости, предназначенной для охлаждения.
этап. Использование полученной энергии. Электроэнергия используется по прямому назначению. Тепло можно использовать для системы отопления.

Газопоршневой агрегат производит больше тепла, чем электричества. Таким образом, энергия, которую обычные электростанции выбрасывают в атмосферу в газопоршневой установке, не только сохраняется, но также перерабатывается и преобразуется в полезную энергию, необходимую человеку. Количество потерь энергии снижается с 40% до 5-10%.

Достоинства и недостатки

К основным достоинствам можно отнести:

Высокая эффективность и производительность.
Минимальные закупочные затраты на установку и топливо.
Вместительная топливная камера, нечувствительная к качеству топлива.
Работа автоматическая, работа в автономном режиме, быстрый запуск.
Возможность объединения нескольких блоков для больших производственных помещений.
Надежность основных узлов, долговечность.
Ремонт и замена деталей достаточно просты.
Компактный размер, широкий ассортимент.
Производственные установки в соответствии с требованиями заказчика по размерам, внешнему виду и качеству топлива.

К недостаткам газопоршневых когенерационных установок можно отнести:

Малая мощность в одной установке. Намного лучше использовать несколько машин в общем режиме.
Выработка низкочастотного шума при работе.
Потребность в охлаждении установки при отсутствии использования произведенной энергии.

В целом можно сделать вывод, что использование когенерационных установок данного типа экономически целесообразно. Если сравнивать газовые двигатели с турбиной и дизелем, можно отметить несколько ключевых моментов:

Высокая эффективность использования электроэнергии.
Устойчивость к условиям труда. При изменении давления и температуры КПД газовых двигателей менее подвержен изменению.
Поршневой двигатель выдерживает множество условий. Его запуск и остановку можно производить неограниченное количество раз. Начало работы занимает минимум несколько минут.
Большой срок службы, до нескольких десятков тысяч часов.
Минимальные затраты на ремонт.
Минимальные затраты на топливо.
Экологическая безопасность.Газопоршневые турбины выделяют в 2 раза меньше углекислого газа и других вредных веществ.

Помимо материала, Вам могут быть интересны модульные силовые установки, представленные на сайте http://www.r-kompleks.ru/products/.

Приложения

Газопоршневые агрегаты необходимы для снабжения различных объектов двумя видами энергии — электрическими и тепловыми. В основном они применяются.

Дополнить уже существующие системы электроснабжения и теплоснабжения.
Энергоснабжение жилых домов и небольших производственных помещений. Объединение нескольких газопоршневых установок в единую сеть позволяет в несколько раз увеличить количество вырабатываемой энергии.
Применяется при строительных и ремонтных работах, работе в шахтах.
Используется как дополнительный или резервный источник энергии в сферах повышенной потребности в жизни, здоровье, образовании, транспорте, связи, сфере связи.
Промышленные установки более мощные и используются для питания крупных предприятий и целых сообществ.

Газопоршневые агрегаты необходимы в условиях постоянных перебоев в подаче электроэнергии. В их применении можно забыть о недостатке энергии, темноте и холода. Благодаря своей универсальности они получили второе название мини-электростанции. Использование газопоршневых когенерационных установок позволяет сделать жизнь человека независимой от перебоев в подаче электроэнергии, а также сэкономить на оплате и производстве энергии.

Производственная компания ЗАО ПФК «Рыбинсккомплекс» блок-контейнеров, модульных зданий, строений, городков, модульных котельных, газогенераторов, дизель-генераторов, систем фильтрации воды, систем очистки бытовых и промышленных сточных вод и др.

, сервис «translate.yandex.ru»

Силовые установки с поршневыми двигателями

Мощность поршня

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был усовершенствован и разработан в течение последних 100 лет для широкого спектра применений — от крошечных двигателей объемом 1 куб. См, приводящих в действие модели самолетов, до гигантских морских двигателей с выходной мощностью в десятки мегаватт.Поршневой двигатель с его компактными размерами и широким диапазоном выходной мощности и вариантов топлива является идеальным первичным двигателем для питания электроагрегатов (генераторных установок), используемых для обеспечения первичной энергии в удаленных местах или, в более общем смысле, для обеспечения мобильных и аварийных или резервных электроэнергия.

Приложения

предназначены для работы на фиксированных скоростях из-за необходимости обеспечивать выходное напряжение переменного тока фиксированной частоты.Монитор частоты вращения ротора обеспечивает индикацию выходной частоты генератора, которая передается обратно для управления клапаном подачи топлива, чтобы поддерживать постоянную частоту.

Напряжение также пропорционально скорости до тех пор, пока магнитная цепь не достигнет насыщения, когда скорость увеличения напряжения при увеличении скорости резко замедляется.

Выходной мощностью можно управлять с помощью регулятора с тиристорным управлением, который изменяет угол зажигания тиристора, который, в свою очередь, изменяет средний ток нагрузки.

Первичная мощность

Большие дизельные генераторы используются для основных источников энергии

Аварийный источник питания

Небольшие портативные генераторы, часто используемые для аварийного питания, могут работать на бензине (бензине) или дизельном топливе. Удаленные, неуправляемые приложения обычно имеют функцию автоматического запуска и остановки.

Электротяга

Первый дизельный электрический гибридный автомобиль был запатентован в 1914 году Германом Лемпом. Он использовал электрическую тягу для системы трансмиссии, чтобы избежать использования сложных зубчатых передач, необходимых для передачи мощности дизельного ДВС на колеса во всем диапазоне скоростей поезда, поскольку электродвигатели могут работать в более широком диапазоне скоростей и с большей легкостью контролируется. Для этой цели использовались двигатели постоянного тока, а мощность постоянного тока обеспечивалась генератором постоянного тока, приводимым в действие дизельным двигателем.Современные дизельные электрики используют машины переменного тока, чтобы избежать использования ненадежных коммутаторов и щеток в двигателях и генераторах. Использование дизельной электроэнергии обеспечивает гибкую маршрутизацию и позволяет избежать затрат на дорогостоящую инфраструктуру воздушных проводов, необходимую для чистых электропоездов. Выходная электрическая мощность может составлять от 200 кВт для небольшого пассажирского автомобиля и до 2 МВт для большого грузового поезда.

Когенерация

(См. Диаграмму для гибридных морских приложений.)

Принципы работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания состоят из одного или нескольких цилиндров, каждый из которых уплотнен с одного конца и открыт с другого, в которых плотно прилегающие поршни могут перемещаться вверх и вниз. (См. Схему ниже) Двигатель получает свою мощность от сжигания сжатой топливовоздушной смеси в каждом из цилиндров по очереди. Топливо воспламеняется, когда поршень находится в верхней части своего хода, и расширение горящего газа перемещает поршень вниз.Возвратно-поступательное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатым валом, который передает движущую силу требуемому приложению, в данном случае генератору. Воздух или топливовоздушная смесь вводится в цилиндр, когда поршень находится в самой нижней точке, а маховик на коленчатом валу обеспечивает импульс, заставляющий поршень двигаться вверх для его сжатия.

Поршень и шатун в поршневом двигателе образуют большую массу, которая ускоряется от нуля до очень высокой скорости и снова замедляется до нуля с каждым оборотом двигателя.(100 раз в секунду в двигателе, работающем со скоростью 6000 об / мин.) Это накладывает огромные силы на движущиеся части двигателя.

Многие методы подачи воздуха и топлива в цилиндры, управления зажиганием и удаления выхлопных газов были разработаны на протяжении многих лет. Двумя основными классами двигателей являются двигатели с искровым зажиганием или двигатели с циклом Отто и двигатели с воспламенением от сжатия или дизельные двигатели. Оба этих типа могут быть рассчитаны на четырехтактный или двухтактный режим работы.

Доступная мощность

Упрощенные уравнения, представляющие характеристики двигателя, предполагают, что рабочие вещества — идеальные газы, все процессы обратимы и трение отсутствует.

Следующее идеализированное уравнение применимо как к двигателям Отто (искровое зажигание), так и к дизельным двигателям (воспламенение от сжатия), описанным ниже.

P = η _f м _a N Q _HV (F / A) / n _R

P = Выходная мощность двигателя

η _f = Эффективность преобразования топлива

м _a = Масса воздуха, вводимого в цилиндр (цилиндры) за цикл

N = Частота вращения коленчатого вала

Q _HV = Теплотворная способность топлива

(F / A) = Массовый расход топлива / Массовый расход воздуха

n _R = Число оборотов кривошипа на рабочий ход (2 для 4-тактных двигателей, 1 для 2-тактных двигателей)

Из уравнения видно, что выходная мощность пропорциональна массе воздуха, проходящего через двигатель (объем или рабочий объем цилиндров), скорости вращения, энергосодержанию топлива и скорости, с которой он потребляется, и все это можно напрямую измерить.

Выходной крутящий момент T также пропорционален мощности двигателя и уровню расхода топлива и определяется по формуле:

T = P / N

Эффективность преобразования топлива, которая влияет как на мощность двигателя, так и на крутящий момент, является более сложной и зависит от термического и механического КПД двигателя.

Эффективность преобразования энергии

Основной задачей двигателя внутреннего сгорания является преобразование химической энергии в механическую энергию путем сжигания топлива в цилиндре, а термодинамический КПД является мерой того, насколько хорошо он выполняет эту работу в идеальных условиях. Однако практические системы подвержены различным потерям, которые приводят к снижению общей эффективности двигателя при передаче механической энергии на коленчатый вал до удивительно низких значений. КПД может достигать 50% или более для больших дизельных двигателей, в которых используются системы рекуперации отработанного тепла, и всего 20% или 30% для более простых конструкций, таких как автомобильные электростанции и небольшие бытовые электростанции.

Степень сжатия и термический КПД
Эффективность сгорания можно повысить за счет сжатия имеющихся молекул кислорода и топлива в очень маленькое пространство, что вместе с теплотой сжатия вызывает лучшее перемешивание и испарение топлива.γ-1
, где r _v — степень сжатия двигателя, которая определяется как отношение между объемом, заключенным в цилиндре, и поршнем, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), объем, заключенный в цилиндром и поршнем, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ).
Гамма ( γ ) — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении ( C _p ) и постоянной объем ( C _v ) рабочей жидкости (для большинства целей рабочей жидкостью является воздух, и трактуется как идеальный газ).Гамма-отношение для воздуха составляет 1,4. Чем сложнее молекулы газа, тем ниже гамма. Для топливной смеси, используемой в двигателе внутреннего сгорания, гамма обычно составляет 1,15 и 1,25
Удельная теплоемкость C — это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температуры на один градус Цельсия. Таким образом:
C = Q / M * дельта T
Где Q — приложенное тепло, M — масса образца, а Delta T — изменение температуры, которое возникает в результате. Это предполагает, что фазового перехода не происходит, поскольку тепло, добавляемое или отводимое во время фазового перехода, не изменяет температуру.
Уравнение теплового КПД для идеального цикла Отто показано графически ниже. Он показывает, что термический КПД и, следовательно, мощность двигателя увеличиваются с увеличением степени сжатия, однако для степеней сжатия, превышающих 17
, улучшения практически отсутствуют.
Сжатие газа поршнем в цилиндре вызывает повышение температуры газа, и это повышение температуры увеличивается с увеличением степени сжатия.Поскольку сжатый газ представляет собой смесь воздуха с летучим топливом, он может самовоспламеняться без искры, когда летучее топливо достигает точки воспламенения до того, как поршень достиг вершины такта сжатия. Этот эффект называется преждевременным зажиганием и ограничивает максимальную степень сжатия двигателя с искровым зажиганием примерно до 12: 1
.
Степень сжатия двигателей с искровым зажиганием обычно находится в диапазоне от 8: 1 до 12: 1
Однако дизельные двигатели, которые зависят от повышения температуры, вызванного сжатием для воспламенения топлива, а не искры, могут и должны работать при гораздо более высоких степенях сжатия.Они могут сделать это, потому что сжатый газ — это чистый воздух, и топливо не вводится, пока воздух не будет сжат.
Для данной степени сжатия дизельный двигатель на самом деле немного менее эффективен, чем двигатель с циклом Отто, но дизель более чем компенсирует это, поскольку он работает с гораздо более высокими степенями сжатия.
Степень сжатия дизельных двигателей обычно находится в диапазоне от 14: 1 до 25: 1
Одним из недостатков двигателей с высокой степенью сжатия является то, что чем выше пиковые температуры газа в баллоне вызывают более высокие количество производимых оксидов азота.

Соотношение воздух / топливо
Процесс горения — это химическая реакция, при которой топливо окисляется (сжигается) кислородом воздуха. Для полного сгорания требуется определенный вес воздуха, чтобы окислить все топливо, не оставляя лишнего кислорода. Соотношение веса воздуха и топлива, необходимого для полного сгорания, называется стехиометрическим соотношением.
Для бензина (бензина) стехиометрическое соотношение воздух / топливо составляет 14,7: 1, а в двигателе с циклом Отто задача карбюратора или системы впрыска топлива поддерживать это соотношение. Если соотношение воздух / топливо намного выше, чем значение стехиометрии, как в случае бедной смеси, трудно зажечь смесь свечой зажигания. Если передаточное число ниже, как в случае с богатой топливной смесью, часть топлива остается несгоревшей, и эффективность двигателя страдает.
В отличие от этого, дизельные двигатели работают с переменным соотношением воздух / топливо. Это потому, что воспламенение топлива вызвано высокой температурой, вызванной сжатием, а не искрой.
Когда двигатель работает на холостом ходу, требуется лишь небольшое количество топлива, но камера сгорания всегда заполнена чистым воздухом перед впрыском топлива, поэтому соотношение воздух / топливо может достигать 60 или 100: 1.По мере увеличения нагрузки на двигатель для обеспечения мощности необходимо сжигать больше топлива, поэтому количество впрыскиваемого за цикл топлива должно соответственно увеличиваться, но количество воздуха, впрыскиваемого в цилиндр за цикл, остается постоянным, так что воздух / топливо соотношение снижено.
Поскольку неэффективное смешивание топлива с воздухом, связанное с дизельными двигателями, приводит к неполному сгоранию и, как следствие, образованию частиц сажи при подаче с богатой топливной смесью, большинство дизельных двигателей должны работать на обедненной смеси используемого топлива стехиометрического значения. Таким образом, при одинаковом рабочем объеме безнаддувные дизельные двигатели не могут сжигать столько топлива, как эквивалентные двигатели с циклом Отто, что несколько снижает преимущество в эффективности, получаемое за счет более высоких степеней сжатия.

Потери энергии

Все тепло, которое выходит в виде выхлопа или попадает в радиатор, является потраченной впустую энергией.

Обычно 35% подаваемой тепловой энергии теряется в системе охлаждения и немного больше — через выхлоп. Неполное сгорание топлива приводит к дополнительным потерям. На трение приходится еще 5–6% потраченной энергии, и еще больше энергии используется для вращения различных вспомогательных насосов, вентиляторов и генераторов, необходимых для его работы.

См. Также Тепловые двигатели

Практическая выходная мощность

Практическая выходная мощность ограничена ограничениями по потоку воздуха из-за ограничений по размеру и форме впускных и выпускных каналов, эффективности смешивания топлива, скорости распространения пламени, трения, способности механических компонентов выдерживать высокое давление сжатия в цилиндры и чрезвычайно высокие инерционные силы на совершающих возвратно-поступательное движение частях, включая шатуны и клапанные механизмы.

Рабочие характеристики типичного двигателя малого объема, которые являются результатом всех этих ограничений, показаны ниже.

Мощность и крутящий момент увеличиваются с увеличением числа оборотов двигателя, но достигают пика и начинают спадать по мере того, как эти ограничения начинают действовать. Это серьезный недостаток для автомобильной техники, которая требует мощности и крутящего момента в широком диапазоне скоростей двигателя, но не обязательно для генератора, который обычно работает с постоянной скоростью.

Типы двигателей

Двигатели с искровым зажиганием

Двигатель с искровым зажиганием был запатентован в 1876 году Николаусом Августом Отто.

До 1980-х годов в двигателях с искровым зажиганием использовался карбюратор для испарения топлива и его смешивания с воздухом.Топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр за счет движения поршня вниз, а затем сжимается, когда поршень движется вверх. В верхней части цикла смесь воспламеняется от искры, и расширяющийся горящий газ снова опускает поршень. Впуск и выпуск газов в цилиндр и из него регулируется клапанными механизмами в верхней части цилиндра (головка цилиндра) или движением поршня мимо отверстий на боковой стороне цилиндра.

Скорость двигателя регулируется дроссельной заслонкой (дроссельной заслонкой), которая ограничивает поток топливовоздушной смеси в двигатель.Повышенное сопротивление воздушному потоку, вызванное этим механизмом, затрудняет дыхание двигателя и, таким образом, снижает его общую эффективность, особенно на низких скоростях.

После 100 лет использования карбюраторов в двигателях с циклом Отто в 1980-х годах были представлены системы впрыска топлива. Обладая гораздо большим контролем над процессом сгорания, они быстро заменили грубый, но надежный карбюратор. Они используют электронные датчики для измерения таких условий двигателя, как температура и давление воздуха, а также обороты двигателя.а также требования к двигателю, определяемые положением дроссельной заслонки, и использовать эту информацию для доставки точно рассчитанного заряда топлива в двигатель через инжектор. Топливо под высоким давлением впрыскивается непосредственно во впускной коллектор или цилиндр или в полость в головке цилиндров, когда поршень находится в верхней части своего хода и сжатие воздуха почти завершено. Топливо распыляется и смешивается с воздухом перед воспламенением от искры. Эта система позволяет более точно рассчитывать время и измерять расход топлива, улучшая процесс сгорания, повышая эффективность и одновременно снижая вредные выбросы выхлопных газов.

Дизельные двигатели

Двигатель с воспламенением от сжатия был запатентован в 1894 году Рудольфом Дизелем

аналогичны двигателям с циклом Отто, но предназначены для работы с гораздо более высокими степенями сжатия, чтобы достичь более высокого теплового КПД. Для этого они всасывают только воздух во время цикла сжатия, а топливо вводится только в конце цикла сжатия. Таким образом предотвращается преждевременное воспламенение топлива, так как во время сжатия топливо отсутствует.

Из-за сильного сжатия воздуха его температура поднимается выше 700-900 градусов Цельсия. Мазут впрыскивается под высоким давлением в этот горячий воздух, когда поршень находится на вершине своего цикла, в результате чего топливный заряд распыляется и немедленно происходит воспламенение.

Скорость двигателя регулируется путем изменения расхода топлива, а в дизельном двигателе нет дроссельной заслонки, ограничивающей поток воздуха. Это делает его более эффективным на низких оборотах, чем двигатель с циклом Отто.

Из-за высоких температур воспламенения, достигаемых в двигателях с высокой степенью сжатия, в дизельных двигателях можно использовать гораздо менее летучие или менее горючие топлива, что, в свою очередь, позволяет двигателю использовать гораздо более широкий диапазон видов топлива. Принудительное испарение топлива форсункой также помогает использовать менее летучие виды топлива.

Оригинальный двигатель Рудольфа Дизеля был разработан для работы на угольной пыли, а позже французское правительство, которое в то время изучали возможность использования арахисового масла в качестве топлива местного производства в своих африканских колониях, впервые разработало биотопливо, указав арахисовое масло в качестве топлива для двигатель он продемонстрировал в 1900 году на «Всемирной выставке» в Париже.

Большие судовые дизельные двигатели работают на мазуте, являющемся отходами нефтеперерабатывающей промышленности (иногда называемом «мазутом»). Он густой и вязкий, его трудно воспламенить, но он безопасен для хранения и дешев. Перед использованием топливо необходимо нагреть, чтобы оно стало жидким и способствовало испарению.

Реальные и мнимые преимущества эффективности

Благодаря высокой степени сжатия дизельные двигатели обеспечивают реальное повышение эффективности по сравнению с двигателями с искровым зажиганием с более низким уровнем сжатия, однако это улучшение составляет всего около 20% и не учитывает повышение эффективности до 40%, заявленное для двигателя.

Остальные 20% улучшения связаны с природой топлива. Оба топлива имеют схожую плотность энергии с бензином (бензином) примерно на 1% лучше при 45,8 мегаджоулей / килограмм (МДж / кг) по сравнению с дизельным топливом с плотностью 45,3 МДж / кг. Но дизельное топливо намного плотнее, чем бензин, с плотностью 850 грамм / литр, что примерно на 18% плотнее, чем более летучий бензин, который имеет плотность всего 720 грамм / литр. Таким образом, один литр или галлон дизельного топлива содержит на 17% больше энергии, чем эквивалентный объем бензина.

При сравнении расхода топлива автомобильных двигателей важно помнить об этом.

Если мы на данный момент проигнорируем повышение эффективности на 20% из-за более высокой степени сжатия дизельного двигателя, то может показаться, что автомобили с дизельным двигателем еще более эффективны, обеспечивая на 17% больше миль на галлон. Однако это только потому, что мазут продается по объему, а не по весу. При измерении в милях на килограмм расход топлива будет почти таким же.

Otto / Diesel Сравнение

Эффективность преобразования для бензиновых двигателей (химическая энергия в механическую энергию, подаваемую на коленчатый вал) составляет около 24% и около 32% для дизельных двигателей

Цикл Отто

Преимущества

Относительно длительный период одного полного хода впуска, доступный для смешивания топлива с воздухом, означает, что в двигателях с циклом Отто возможно лучшее смешивание. Это приводит к лучшему контролю сгорания и снижению вредных выбросов.
Превосходное смешивание топлива в сочетании с относительно низкой степенью сжатия позволяет двигателю с искровым зажиганием работать на высоких оборотах.
Более высокие скорости позволяют уменьшить объем двигателя при той же выходной мощности.

(мощность = крутящий момент X об / мин)

Из-за более низкой степени сжатия двигателя с циклом Отто, он подвержен меньшим механическим силам и поэтому может быть сконструирован из более мелких и легких компонентов.

Недостатки

Поскольку в двигателе с циклом Отто используется летучее топливо, смешанное с воздухом, топливовоздушная смесь имеет относительно низкую температуру вспышки. Это ограничивает возможную степень сжатия, которую можно использовать. Высокие степени сжатия поднимут температуру топливовоздушной смеси выше ее точки воспламенения, что приведет к преждевременному воспламенению топлива до того, как поршень достигнет верхней точки своего такта сжатия.Это приведет к движению поршня в обратном направлении и называется предварительным зажиганием. Однако в двигателях с впрыском топлива преждевременное зажигание можно минимизировать или избежать.
Двигатель с циклом Отто менее эффективен, чем дизельный двигатель, из-за более низкой степени сжатия.
Используемые виды топлива ограничиваются более летучими углеводородами.

Дизельный цикл

Преимущества

Дизельные двигатели более эффективны, чем двигатели с циклом Отто, из-за их более высокой степени сжатия и, следовательно, более экономичны в эксплуатации.
Сгорание не зависит от естественного испарения топлива, поэтому можно использовать широкий спектр менее летучих и менее горючих видов топлива.
Дизельные двигатели обычно имеют более низкую температуру, чем двигатели с искровым зажиганием. Благодаря более высокой топливной эффективности они превращают большую часть тепловой энергии топлива в механическую и отбрасывают меньше тепла, чем двигатели с искровым зажиганием. По этой причине дизельные двигатели имеют меньший риск перегрева, если они остаются на холостом ходу в течение длительного времени.Это делает их особенно подходящими для морских и удаленных систем производства электроэнергии, где им может потребоваться работать без присмотра в течение нескольких дней.

Недостатки

Для воспламенения от сжатия необходимы высокие степени сжатия. Детонация топливовоздушной смеси приводит к более высоким силам и ударным нагрузкам на механические части двигателя, которые должны быть больше и тяжелее, чтобы выдерживать эти силы.
Короткая продолжительность смешивания топлива с воздухом в верхней части такта впуска может привести к плохому смешиванию топлива и плохим характеристикам сгорания. Это, в свою очередь, ограничивает возможные обороты двигателя и, следовательно, возможную выходную мощность.
Поскольку дизельные двигатели работают с меньшей скоростью, они должны иметь больший рабочий объем (мощность), чтобы обеспечивать такую же мощность, как бензиновый двигатель. Это также означает, что они должны быть больше и тяжелее.
Работа на более низких оборотах также означает, что дизельный двигатель должен обеспечивать больший крутящий момент для получения такой же выходной мощности, как двигатели с циклом Отто.
Из-за детонации топливно-воздушной смеси дизельные двигатели имеют тенденцию быть более шумными, чем их аналоги Отто.
Дизельные двигатели часто имеют наддув, чтобы получить больше мощности от доступной мощности. Это может уменьшить общий вес двигателя, но увеличивает стоимость и сложность.

Четырехтактные двигатели

Четырехтактный двигатель использует два оборота двигателя для каждого рабочего такта, один для сжигания топливно-воздушной смеси и очистки выхлопных газов, а другой для повторного наполнения цилиндра рабочей жидкостью и сжатия ее для воспламенения. Поток воздуха через двигатель регулируется клапанными механизмами в головке блока цилиндров.

Смазочное масло удерживается в картере, изолированном от камеры сгорания, и перекачивается к опорным поверхностям через отдельный насос.

Источник: Получено из SIU Carbondale

Ход впуска / индукции

Четырехтактный цикл начинается с такта впуска, когда поршень находится на вершине своего хода. Впускной клапан открывается, и при движении поршня вниз он всасывает рабочую жидкость (воздух или топливовоздушную смесь) в цилиндр под атмосферным давлением.Выпускной клапан остается закрытым.

Ход сжатия

Когда поршень достигает нижней точки своего хода, впускной клапан закрывается, и рабочая жидкость сжимается, когда поршень движется вверх.

Рабочий ход

Когда поршень достигает вершины своего хода, в случае двигателя с циклом Отто, искра воспламеняет топливно-воздушную смесь, инициируя рабочий такт, в котором горящий газ расширяется и толкает поршень вниз.В дизельных двигателях топливо впрыскивается в сжатый воздух, который самопроизвольно воспламеняется, инициируя рабочий такт, как в двигателе Отто. Впускные и выпускные клапаны остаются закрытыми.

Ход выхлопа

Когда поршень проходит конец своего движения вниз, выпускной клапан открывается, и движение поршня вверх выталкивает выхлопные газы.

После такта выпуска цикл запускается снова.

Точная синхронизация открытия и закрытия клапанов, а также момент зажигания топлива могут быть изменены для улучшения потока газа и процессов сгорания.

Двигатель развивает мощность только во время рабочего хода. Во время трех других ходов движение поршней происходит за счет инерции маховика на коленчатом валу.

Двухтактные двигатели

Двухтактный двигатель использует только один оборот для каждого рабочего хода, топливно-воздушная смесь сгорает, а выхлопные газы удаляются при ходе вниз, цилиндр перезаряжается, а рабочая жидкость сжимается во время хода вверх.В своей простейшей форме, используемой в версии с искровым зажиганием, двухтактный двигатель обычно не имеет отдельных клапанных механизмов, как в четырехтактном двигателе. Вместо этого воздух и топливо поступают в цилиндр и выходят из него через отверстия (отверстия) на стороне стенки цилиндра, которые открываются или блокируются проходом поршня, который действует как клапан, когда он движется вверх и вниз мимо отверстий в стенка цилиндра. Впускной канал расположен рядом с нижней частью цилиндра и соединен с картером картера, который герметизирован и составляет важную часть системы управления воздухом-топливом в этом двигателе.Обе стороны поршня используются в двухтактном двигателе: верхняя сторона цилиндра обеспечивает движущую силу, а нижняя сторона в сочетании с картером картера обеспечивает подачу топливовоздушного заряда в цилиндр.

Выпускное отверстие расположено выше по цилиндру, на противоположной стороне от впускного отверстия, и открыто в атмосферу.

Источник: Получено из PilotFriend Flight Training

, описанные ниже, немного сложнее и обычно имеют внешние клапанные механизмы для управления воздушным потоком, а не полагаются на простую систему каналов.

Использование картера двигателя в качестве камеры наддува для нагнетания топливовоздушной смеси в цилиндр имеет последствия для смазки двигателя. Картер не может одновременно удерживать летучую топливную смесь и тяжелое смазочное масло. Вместо этого масло необходимо смешать с топливом для смазывания коленчатого вала, шатунов и стенок цилиндров.

Ход сжатия

Запуск, когда поршень находится в нижней части своего хода, и выпускное, и впускное отверстия открыты.В это время воздушно-топливная смесь под давлением из картера двигателя поступает в цилиндр через впускной канал. Когда поршень движется вверх, он сначала закрывает впускное отверстие, затем закрывает выпускное отверстие, расположенное выше по цилиндру, и начинается сжатие воздушно-топливной смеси, которое продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет верхней точки своего хода.

Во время этого движения поршня вверх, в картере двигателя под поршнем создается частичный вакуум, втягивающий воздушно-топливную смесь через карбюратор в картер мимо пластинчатого обратного клапана, готового обеспечить следующую заправку топлива.

Версия с дизельным двигателем не зависит от герметичного картера двигателя для обеспечения заправки топливом. Поскольку дизельное топливо дышит только воздухом, всасывание обеспечивается нагнетателем с механическим или турбинным приводом (см. Ниже), который нагнетает воздух в цилиндр в соответствующей точке цикла. Это обеспечивает лучшую продувку и лучший контроль над сгоранием, а поскольку топливо не попадает в картер двигателя, он может быть герметизирован, что позволяет двухтактному дизельному двигателю использовать обычную смазку из масляного резервуара в картере картера.

Рабочий ход

В конце цикла сжатия воздушно-топливная смесь воспламеняется от искры, и расширение горящих газов толкает поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.

В то же время движение поршня вниз сжимает газы в картере двигателя на нижней стороне поршня.

Когда поршень приближается к нижней части своего хода, он сначала открывает выхлопное отверстие, позволяя выпускать выхлопные газы высокого давления.Дальнейшее движение поршня вниз по направлению к нижней части его хода открывает впускное отверстие, позволяя заряду воздушно-топливной смеси под давлением из картера картера устремиться в цилиндр, помогая вывести любые оставшиеся выхлопные газы в процессе, известном как продувка. Верхняя часть поршня обычно имеет такую форму, которая препятствует выходу поступающей топливной смеси из выпускного отверстия. Когда поршень достигает нижней точки своего хода, цикл начинается снова.

Обратите внимание, что выпуск и впуск происходят во время рабочего такта.

Маховик на коленчатом валу обеспечивает момент для завершения такта сжатия.

Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей
- Четырехтактные двигатели

Двухтактные двигатели
- Преимущества
- Недостатки

Нагнетание

Безнаддувные четырехтактные двигатели втягивают воздух в цилиндры за счет движения поршня вниз, что создает частичный вакуум внутри цилиндров. Скорость потока воздуха в цилиндр ограничена максимальной разницей давления между давлением внутри цилиндра и внешней атмосферой, а именно 1 бар или 14.5 фунтов на квадратный дюйм. Это, в свою очередь, ограничивает максимальную мощность, которая может быть получена от двигателя. Однако выходную мощность можно увеличить, закачивая воздух под давлением в цилиндры с помощью нагнетателя.

Аналогичные ограничения применяются к двухтактным двигателям. В этом случае воздух закачивается в цилиндр из находящегося под давлением картера, также при низком давлении, но выходная мощность также может быть улучшена за счет наддува.

Нагнетатель — это, по существу, воздушный насос, который может приводиться в действие шестеренкой от коленчатого вала двигателя или турбиной, приводимой в движение потоком выхлопных газов.В обоих случаях повышение эффективности более чем компенсирует энергию, используемую для привода нагнетателя.

Двигатель DiesOtto

В настоящее время автомобильные инженеры работают над двигателями, в которых используется сочетание технологий дизельного двигателя и двигателя Отто.

Гибридный двигатель работает на бензине. При запуске он работает в стандартном режиме Отто, при этом свечи зажигания зажигают бензин, впрыскиваемый непосредственно в цилиндр.Когда двигатель прогрет и движется по маршруту, регулируемые фазы газораспределения позволяют увеличить степень сжатия (см. Цикл Миллера). Затем двигатель переключается на более эффективный дизельный режим, и свечи зажигания отключаются. Таким образом можно получить преимущества как двигателей Отто, так и дизельных двигателей.

См. Также Водородное топливо

Проблемы окружающей среды

Проблемы вредных выбросов выхлопных газов транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, хорошо известны.К счастью, производство электроэнергии с помощью поршневой энергии составляет очень небольшой процент от выработки электроэнергии. См. Источники топлива

См. Также генераторы и двигатели внешнего сгорания

Обзор электроснабжения

добыча нефти | Определение и факты

Добыча нефти , добыча сырой нефти и, часто, попутного природного газа с Земли.

Полупогружная платформа для добычи нефти, работающая в воде на глубине 1800 метров (6000 футов) в бассейне Кампос, у побережья штата Рио-де-Жанейро, Бразилия.

Нефть — это природный углеводородный материал, который, как полагают, образовался из отходов животного и растительного происхождения в глубоких отложениях. Нефть, будучи менее плотной, чем окружающая вода, была вытеснена из пластов источника и мигрировала вверх через пористые породы, такие как песчаник и известняк, до тех пор, пока не была окончательно заблокирована непористой породой, такой как сланец или плотный известняк.Таким образом, нефтяные месторождения оказались в ловушке геологических особенностей, вызванных складчатостью, разломами и эрозией земной коры.

Трансаляскинский трубопровод

Трансаляскинский трубопровод проходит параллельно шоссе к северу от Фэрбенкса.

Нефть может существовать в газообразной, жидкой или почти твердой фазах по отдельности или в комбинации. Жидкая фаза обычно называется сырой нефтью, а более твердая фаза может быть названа битумом, гудроном, пеком или асфальтом.Когда эти фазы встречаются вместе, газ обычно находится над жидкостью, а жидкость — над более твердой фазой. Иногда нефтяные месторождения, поднявшиеся во время образования горных хребтов, подвергались эрозии с образованием смолистых отложений. Некоторые из этих месторождений были известны и эксплуатировались на протяжении всей истории человечества. Другие приповерхностные залежи жидкой нефти медленно просачиваются на поверхность через естественные трещины в вышележащих породах. Накопления из этих просачиваний, называемые каменным маслом, в 19 веке использовались в коммерческих целях для производства лампового масла путем простой дистилляции.Однако подавляющее большинство нефтяных месторождений находится в порах естественной породы на глубине от 150 до 7600 метров (от 500 до 25000 футов) от поверхности земли. Как правило, более глубокие отложения имеют более высокое внутреннее давление и содержат большее количество газообразных углеводородов.

Когда в 19 веке было обнаружено, что каменное масло дает дистиллированный продукт (керосин), пригодный для фонарей, начались активные поиски новых источников каменного масла. В настоящее время принято считать, что первой скважиной, пробуренной специально для обнаружения нефти, была скважина Эдвина Лорантин Дрейк в Титусвилле, штат Пенсильвания, США.S., в 1859 году. Успех этой скважины, пробуренной недалеко от выхода нефти, побудил продолжить бурение в том же районе и вскоре привел к аналогичным исследованиям в другом месте. К концу века растущий спрос на нефтепродукты привел к бурению нефтяных скважин в других государствах и странах. В 1900 году мировая добыча сырой нефти составляла почти 150 миллионов баррелей. Половина этого объема была произведена в России, а большая часть (80 процентов) остальной части была произведена в США ( см. Также бурового оборудования).

Появление и рост использования автомобилей во втором десятилетии 20 века создали большой спрос на нефтепродукты. Годовая добыча превысила один миллиард баррелей в 1925 году и два миллиарда баррелей в 1940 году. К последнему десятилетию 20-го века в более чем 100 странах насчитывалось почти один миллион скважин, добывающих более 20 миллиардов баррелей в год. К концу второго десятилетия 21 века добыча нефти выросла почти до 34 миллиардов баррелей в год, из которых растущая доля была обеспечена за счет сверхглубоководного бурения и нетрадиционной добычи нефти (в которой нефть добывается из сланцев, битуминозных песков и т. или битум, или извлекается другими методами, отличными от обычного бурения).Нефть добывается на всех континентах, кроме Антарктиды, которая защищена от разведки месторождений экологическим протоколом к Договору об Антарктике до 2048 года.

Дрейка была пробурена недалеко от известного участка просачивания сырой нефти с поверхности. В течение многих лет такие просачивания были единственным надежным индикатором наличия подземных запасов нефти и газа. Однако по мере роста спроса были разработаны новые методы оценки потенциала подземных горных пород. Сегодня разведка нефти требует интеграции информации, полученной в результате сейсмических исследований, геологического построения, геохимии, петрофизики, сбора данных географических информационных систем (ГИС), геостатистики, бурения, разработки резервуаров и других методов исследования поверхности и недр.Геофизические исследования, включая сейсмический анализ, являются основным методом разведки нефти. Методы гравитации и магнитного поля также являются исторически надежными методами оценки, которые можно применять в более сложных и сложных условиях разведки, таких как подсолевые структуры и глубоководные участки. Начиная с ГИС, гравиметрические, магнитные и сейсмические исследования позволяют геологам эффективно сосредоточить поиск целевых объектов для изучения, тем самым снижая риски, связанные с разведочным бурением.

сырая нефть

Натуральный выход нефти.

Предоставлено Норманом Дж. Хайном, доктором философии.

Существует три основных типа методов разведки: (1) наземные методы, такие как картографирование геологических объектов, обеспечиваемое ГИС, (2) территориальные исследования гравитационных и магнитных полей и (3) сейсмографические методы. Эти методы указывают на наличие или отсутствие геологических особенностей, благоприятных для скоплений нефти. До сих пор нет возможности предсказать наличие продуктивных подземных залежей нефти со 100-процентной точностью.

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.

Британская викторина

Гаджеты и технологии: факт или вымысел?

Виртуальная реальность используется только в игрушках? Использовались ли когда-нибудь роботы в бою? В этой викторине вы узнаете о гаджетах и технологиях — от компьютерных клавиатур до флэш-памяти.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке. Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, который поддерживается на уровне ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R _L), имеющей напряжение на клеммах ( В, ) и ток на клеммах ( I ).Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии. Количество генерируемой электроэнергии определяется формулой I ² R _L или V I .

Детали термоэлектрического генератора.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии является обратимым.Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры. В этой конфигурации запускается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и создания холода.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии.Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую энергию для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.

Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами.К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх удовлетворительно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и обозначил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств. К сожалению, металлические проводники были единственным доступным материалом в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с эффективностью более 0,5 процента. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%.После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности выработки термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности. Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение. Источники, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии, в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные улучшения, которые расширили практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.

Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, топлива для реактивных двигателей и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в удаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира.Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес. Тем не менее, были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового управления орбитальным космическим кораблем.Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и рассеивать тепло от корабля.

Генераторы на ядерном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве источника высокотемпературного тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы являются полезным источником энергии для многих необслуживаемых и удаленных приложений.Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции мониторинга погоды, для сбора глубоководных данных, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических аппаратов. Кроме того, еще в 1970 году был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 ⁻⁶ до 100 Вт.

Газовая перезагрузка

В 1892 году Браунинг лицензировал патент на Colt, а к 1895 году конструкция была усовершенствована для производства пулемета M1895 Colt-Browning. . Дефлектор превратился в поршень, который располагался в цилиндре около середины ствола внизу. Цилиндр соединялся с небольшим отверстием в стволе, через которое выдувался поршень, прикрепленный к шарнирному рычагу, вниз и назад. Эта энергия использовалась для включения ленточного механизма пулемета.Хотя качающийся рычаг под стволом вызывал некоторые проблемы (его прозвали «картофелекопателем» из-за его способности копать ямы в земле при стрельбе из слишком низкой позиции), он был принят на вооружение рядом военных во всем мире калибра от 6 мм Lee Navy до .30-40 Krag и .30-06 Springfield. M1895 также производился на экспорт; русские заказали несколько тысяч пулеметов M1895 в 1914 году для использования в Первой мировой войне, и он был использован в Англии, Франции и различных странах Южной Америки.

Более поздний вариант M1895, обычно называемый «Marlin Gun» в честь его создателя, Marlin-Rockwell (ныне Marlin Firearms), заменил качающийся рычаг длинным цилиндром и поршнем, прикрепленным непосредственно к стержню, который приводил в действие действие. . Эта версия была разработана для использования на танках и самолетах, и она оставалась в производстве до конца Первой мировой войны. Конструкция с длинным цилиндром Marlin Gun позже была использована Браунингом в конструкции автоматической винтовки M1918 Browning, а также Джоном К. .Гаранд в финальной версии M1 Garand.

Другие строители начали экспериментировать с работой на газе вскоре после Браунинга. Французская мануфактура d’armes de Saint-Étienne, или MAS, начала экспериментировать с новой формой в 1901 году, которая в конечном итоге использовалась как винтовка MAS-49 и была скопирована другими, такими как шведская Ag m / 42. В этих винтовках использовался газовый порт, расположенный на части ствола, который, в свою очередь, соединен с трубкой, идущей назад к затвору. Этот поршень входит в цилиндр на затворной раме.Хотя здесь используется тот же короткий цилиндр, что и в M1895, за счет подачи газа непосредственно на затворную раму масса деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, значительно уменьшается.

В 1931 году изобретатель Дэвид Маршалл Уильямс подал заявку на патент на автоматическое огнестрельное оружие, в котором использовался поршень, отдельный от рабочего стержня, но действующий на него. Этот принцип использовался в карабине M1 и его вариантах. [ Патент США | 20

Патент США | 2951424

Газовые системы

В большинстве современных газовых систем используются поршни определенного типа. На поверхность поршня действует газ, образующийся при сгорании пороха из ствола огнестрельного оружия. Ранние методы, такие как прототип «заслонки» Браунинга, винтовка Bang и винтовка Garand, использовали газ относительно низкого давления из дульного среза или около него. Это в сочетании с более массивными рабочими частями снизило нагрузку на механизм. Чтобы упростить и облегчить огнестрельное оружие, необходимо было использовать газ из ближнего патронника.Этот газ имеет чрезвычайно высокое давление и обладает достаточной силой, чтобы разрушить огнестрельное оружие, если это не регулируется каким-либо образом. Для регулирования энергии используются несколько методов. Карабин M1 включает в себя очень короткий поршень, или «толкатель», который перемещается только на долю дюйма, прежде чем остановится напротив уступа плеча. Затем излишки газа сбрасываются обратно в канал ствола. В винтовке M14 и M60 GPMG используется система расширения и отсечки White, которая предотвращает (перекрывает) попадание газа в цилиндр после того, как поршень прошел небольшое расстояние.[ Патент США | 1,907,163 ] Однако в большинстве систем избыточный газ выпускается в атмосферу через щели, отверстия или порты.

поршень с коротким ходом

В системе с короткоходным толкателем или толкателем поршень перемещается отдельно от группы затворов. Он может напрямую толкать [ Патент США | 20

Стр. 8, столбец 2, строки 67-70, стр. 9, столбец 1, строки 22-39

Длинноходовый поршень

В системе с длинным ходом поршень механически прикреплен к группе болтов и перемещается в течение всего рабочего цикла. Эта система используется в таком оружии, как ручной пулемет Bren, AK47 и M1 Garand. Основным преимуществом системы с длинным ходом, помимо простоты конструкции и надежности, является то, что масса поршневого штока увеличивает импульс затворной рамы, обеспечивая более точное извлечение, выброс, патронирование и блокировку.Основным недостатком этой системы является нарушение точки прицеливания из-за изменения центра баланса во время цикла действия и резкие и резкие остановки в начале и в конце хода затворной рамы.

Газоуловитель

Система газоуловителя аналогична работе с длинным ходом, однако газ «улавливается» после выхода из дульного среза. Так работали винтовки Bang, ранние «газовые ловушки Garand» и Gewehr 41. Эти системы длиннее, тяжелее и сложнее; однако они используют газ более низкого давления и не требуют просверливания отверстия в стволе — два преимущества, которые в значительной степени сводятся на нет из-за их недостатков.

Прямое столкновение

При использовании метода прямого столкновения газ выпускается через трубку к рабочим частям винтовки, где они непосредственно попадают на затворную раму. Винтовки, использующие эту систему, включают M16 и французский MAS-49. Преимущество этой системы состоит в том, что у нее есть абсолютный минимум частей, вызывающих отдачу, что приводит к минимально возможным нарушениям оружия из-за смещения баланса во время цикла действия. Его недостатком является то, что пропеллент (и сопутствующее загрязнение) вдувается непосредственно в рабочие части.[ Smith, W.H.B .; Ezell, E.C. (1983), Small Arms of the World, 12th Edition, Stackpole Company, Harrisburg PA ] Еще одним недостатком является то, что этим высокотемпературным газом нагреваются затвор, экстрактор, выталкиватель, штифты и пружины. Это тепло высушивает смазку и изменяет состояние металла, что приводит к сокращению срока службы этих деталей и сокращению времени наработки на отказ.

Плавающая камера

Ранние пулеметы были дорогими в эксплуатации. Армия Соединенных Штатов хотела обучить пулеметные расчеты менее дорогими боеприпасами.Для этого им нужен патрон .22lr для работы с огнестрельным оружием, предназначенным для использования патрона .30-06. «Карабин» Уильямс изобрел метод, в котором использовалась отдельная плавающая камера, которая действовала как газовый поршень с газом сгорания, падающим прямо на переднюю часть плавающей камеры. [ [ http://findarticles.com/p/articles/mi_m0BQY/is_3_50/ai_112646118 Чарльз Э. Петти, «Восхитительное развлечение: испытание нового кольцевого воспламенения Кимбер было сложной задачей, но кто-то должен был это сделать», Guns Magazine , Март 2004 г. ] Содержит некоторое обсуждение устройства с плавающей камерой. ] В наборе для переоборудования Colt Service Ace использовалась эта система, которая позволяет использовать гораздо более тяжелое скольжение, чем другие модификации, работающие на нерасширенном механизме обратного затвора. Плавающая камера обеспечивает дополнительную силу для приведения в действие более тяжелого затвора, обеспечивая чувствительный уровень отдачи, аналогичный уровню отдачи полнофункционального патрона. [ цитировать книгу | title = Синяя книга оружейных ценностей, 13-е изд. | автор = S. P. Fjestad | year = 1991 | page = 291 | isbn = 0962594342 ]

Дульный ускоритель

Французский пулемет Chauchat, немецкий пулемет MG-42 и некоторые другие огнестрельные оружия с отдачей используют механизм типа газовой ловушки. обеспечивают дополнительную энергию для «увеличения» энергии отдачи.Этот «наддув» обеспечивает более высокую скорострельность и / или более надежную работу. Его также называют «газовым усилителем», и его также можно найти в некоторых типах переходников холостого огня.

Другие системы самозарядки

К другим системам самозарядки относятся:
* При отдаче используется движение частей оружия назад в противовес движению вперед выбрасываемого элемента, как описано в.
* Гатлинг и другие механические средства используют механическую энергию от оператора, вращающего кривошип.
* Цепи и другие устройства для работы используют внешнюю энергию через электрическую или гидравлическую энергию.
* Огнестрельное оружие со свободным затвором использует расширяющийся газ, попадающий на сам патрон, чтобы толкать затвор огнестрельного оружия назад.

Источники

* Хэтчер, Дж. С. (1962). «Записная книжка Хэтчера». Stackpole Books, ISBN 0811707954
* Smith, J.E .; Смит, W.H.B. (1960), «Стрелковое оружие мира», 6-е издание, Stackpole Company, Harrisburg PA
* Smith, W.H.B.; Ezell, E.C. (1983), «Стрелковое оружие мира», 12-е издание, Stackpole Company, Harrisburg PA
* Smith, W.H.B .; Смит, Дж. Э. (1963), «Книга винтовок», 3-е издание, The Stackpole Company, Harrisburg PA
* Balleisen, C.E. (1945). «Принципы огнестрельного оружия». John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,
* Chinn, G.M. (1955), Том IV «Пулемет», USGPO для Управления вооружений ВМС США, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 130-134
* Шалаби, С.Х., «Автоматическое оружие», «Энциклопедия сухопутных войск и войн Брасси», издание 2000 г., Brassey’s, ISBN 9781574880878

Внешние ссылки

* «[ http: // science.howstuffworks.com/machine-gun2.htm Работа на газе ] «, Анимация и пояснения на сайте howstuffworks.com

— Инструментальные средства

Технологии обнаружения газов:

В настоящее время используются различные технологии обнаружения газа для обнаружения или измерения таких опасных газов, как h3S, углеводороды и т. Д.… В нефтегазовой промышленности. Среди наиболее часто используемых:

• Каталитический шарик
• Металлооксидный полупроводник (также известный как «твердотельный»)
• Точечный инфракрасный короткий путь
• Открытый (длинный путь) • Фотоакустический инфракрасный
• Электрохимический для обнаружения токсичных газов
• Электрохимический для обнаружения кислорода
• Теплопроводность
N
Принцип работы каждой технологии обнаружения газа кратко описывается следующим образом:
Также читайте: Вопросы и ответы по системе обнаружения газа
1.Каталитический шарик
Принцип действия каталитического датчика обнаружения газа в шариках
Схема датчика обнаружения газа в виде каталитических гранул
2. Металлооксидный полупроводник
Принцип датчика обнаружения газа полупроводника оксида металла
Схема датчика обнаружения газа из оксида металла и полупроводника
Также читайте: Вопросы для интервью по пожарной и газовой системе
3.Точечный инфракрасный короткий путь
Точечный инфракрасный датчик обнаружения газа с коротким путем, принцип действия
Схема точечного инфракрасного датчика обнаружения газа с коротким оптическим трактом
4. Открытый инфракрасный порт (длинный путь)
Принцип действия инфракрасного датчика обнаружения газа с открытым и длинным трактом
Схема точечного инфракрасного датчика обнаружения газа с коротким оптическим трактом
Также читайте: Вопросы интервью по системам управления и SCADA
5.Теплопроводность
Принцип датчика обнаружения газа по теплопроводности
Схема датчика обнаружения газа по теплопроводности
6. Фотоионизация
Принцип действия фотоионизационного датчика газа
Схема датчика фотоионизационного обнаружения газа
7.Электрохимический для обнаружения токсичных газов
Принцип электрохимического датчика обнаружения токсичных газов
Схема электрохимического датчика обнаружения токсичных газов
Также читайте: Основы систем Вопросы и ответы для интервью
8. Инфракрасный фотоакустический
Принцип действия фотоакустического датчика обнаружения газа
Работающий фотоакустический датчик обнаружения газа
Работающий фотоакустический датчик обнаружения газа
.

Газопоршневые электростанции: строение, схема и принцип работы

Строение газопоршневой установки

1) Газовый двигатель и комплектующие

2) Генератор

3) Стальная рама

4) Система утилизации тепла

5) Система выхлопа и очистки выхлопных газов

6) Вентиляция и охлаждение

7) Распределительное устройство и силовой пульт управления

8) Система питания собственных нужд установки для выработки электроэнергии

9) Освещение

10) Охранная и пожарная сигнализация

11) Система пожаротушения

12) Система заземления

Газопоршневые установки — технические характеристики — IEC Energy

Технические характеристики газопоршневых электростанций MTU

Технические характеристики газопоршневых установок серии L32

Технические характеристики газопоршневых установок серии L33

Технические характеристики газопоршневых установок серии L64

Устройство, принцип работы и механическая мощность ГПУ

Электрическая мощность газопоршневых электростанций

Тепловая мощность когенерационных установок

Преимущества оборудования производства MTU Onsite Energy

Газопоршневые электростанции: принцип работы

Газопоршневые электростанции | Архитектурно-строительный справочник

Описание установки

Принцип работы

Особенности

На каком топливе работают

Преимущества и недостатки

Сферы использования

Газопоршневая электростанция

Газопоршневая электростанция.

Газопоршневая электростанция:

Конструкция, топливо и принцип работы газопоршневой электростанции:

Преимущества и недостатки газопоршневой электростанции:

Газопоршневая электростанция (ГПЭС) — Что такое Газопоршневая электростанция (ГПЭС)?

каковы основные шаги

Силовые установки с поршневыми двигателями

Мощность поршня

Приложения

Принципы работы двигателя внутреннего сгорания

Доступная мощность

Эффективность преобразования энергии

Практическая выходная мощность

Типы двигателей

Нагнетание

Двигатель DiesOtto

Проблемы окружающей среды

добыча нефти | Определение и факты

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Основные типы термоэлектрических генераторов

Генераторы на ядерном топливе

Газовая перезагрузка

— Инструментальные средства

Похожие записи

Почему грудничок постоянно кричит: причины и способы успокоить ребенка

Запись на прием к врачу в Минске: как выбрать специалиста и записаться онлайн

Жидкий стул у грудничка: причины, симптомы и лечение

Автор alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ